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“Desarrollando Energía Limpia Para un mundo Mejor”

H2 + ½ O2 = H2O + PODER 1

“Desarrollando Energía Limpia para UnMundo Mejor”


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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA

UNIDAD IZTAPALAPA

Laboratorio de Procesos y Diseño III

REPORTE TRIMESTRALProyecto:

“Diseño de una planta productora de Celdas de Combustiblede Baja Temperatura de Uso Directo de Metanol”

Asesor:Dr. Gustavo A. Fuentes Zurita

Alumnos:Suárez Frasco Marco Antonio.Ramírez Molina Jorge.Tapia Mendoza Carlos.


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Agradecimientos:

Al Dr. Gustavo A. Fuentes Zurita

“La única persona que creyó en nosotros, y la única de quien recibimos apoyo”

Al Mtro. Ángel Martínez Hernández

“Por habernos prestado su valioso equipo”

A la compañera Rosalina Hernández García

“Por su desinteresada donación de material”

A ellos mil Gracias


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ÍNDICE

INTRODUCCIÓN 5APLICACIONES 6TIPOS DE CELDAS DE COMBUSTIBLE 7MERCADO POTENCIAL 10VENTAJAS COMPARATIVAS 13DEFINICIÓN DEL PROYECTO 15JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO 16ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO 16INNOVACIONES 17FUNCIONAMIENTO DE UNA CELDA DE USO DIRECTO DE METANOL (DMFC) 18CONDICIONES DE OPERACIÓN ÓPTIMAS PARA UNA DMFC 20CARACTERIZACIÓN DE ELECTRODOS PARA UNA DMFC 23MEMBRANA POLIMÉRICA DE INTERCAMBIO IÓNICO (NAFION ® ) 24MÉTODO EXPERIMENTAL 27RESULTADOS EXPERIMENTALES 29CONCLUSIONES 32BIBLIOGRAFÍA 33APÉNDICE A COSTOS RESUMEN COMPARATIVO 35APÉNDICE B METANOL PROPIEDADES FÍSICAS QUÍMICAS Y TOXICOLOGICAS 36APÉNDICE C FOTOGRAFÍAS DEL DISPOSITIVO EXPERIMENTAL 43APÉNDICE D DIMENSIONAMIENTO DE LA PLANTA 46APENDICE E MEDIDAS SANITARIAS DEL PROCESO Y USO DEL METANOL 60


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INTRODUCCIÓN

CELDA DE COMBUSTIBLELas celdas de combustible son dispositivos electroquímicos que conviertendirectamente energía química en eléctrica, con alta eficiencia. Sin partes móvilesinternas, las celdas de combustible operan de forma similar a las pilas secas,excepto que para la producción continua de electricidad requieren un suministrocontinuo de combustible "fresco", normalmente hidrógeno. Las celdas decombustible combinan químicamente el combustible y el oxidante sin llama, sin lasineficiencias y contaminación de los sistemas de combustión tradicionales.En principio, una celda de combustible opera como una batería. Generaelectricidad combinando hidrógeno y oxígeno, sin ninguna combustión. Adiferencia de las baterías, una celda de combustible no se agota ni requiererecarga. Producirá energía en forma de electricidad y calor mientras se le proveade combustible. Los únicos subproductos que se generan son agua 100% pura,Calor y en algunos casos CO2.

Funcionamiento:

1. En el ánodo las moléculas de hidrógeno pierden sus electrones y formanprotones, un proceso que se hace posible por medio de catalizadores deplatino.

2. Los iones de hidrógeno pasan al cátodo por la membrana de intercambioprotónico, donde se unen con las moléculas de oxígeno.

3. En el ánodo los electrones son recolectados por un conductor para llegarhacia el cátodo y producir el fluido eléctrico.


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4. De esta manera, se utiliza el proceso natural de producción de agua pormedio de la oxigenación de hidrógeno, para producir electricidad y trabajoútil.

5. No se produce ninguna contaminación y los únicos desechos son agua ycalor.

Reacción Química Global:[3]Ánodo: 2H2 --> 4H+ + 4e-

Cátodo: 4e- + 4H+ + O2 --> 2H2OReacción Completa: 2H2 + O2 --> 2H2O + Energía

APLICACIONESLas celdas de combustible podrían utilizarse potencialmente para generarelectricidad y abastecer a hogares, negocios e industrias a través de plantas deenergía estacionarias con capacidades desde 100 watts (suficiente para encenderuna lámpara eléctrica) hasta varios megawatts (suficiente para alimentar aaproximadamente 1.000 viviendas)Las celdas de combustible producen corriente continua que debe ser transformadaen alterna mediante inversores de corriente para alimentar las aplicaciones deconsumo conectadas a la red. Para aplicaciones residenciales, podrían instalarsepequeñas celdas de combustible para la producción de energía y calor. A su vez,los sistemas de celdas de combustible podrían abastecer a grupos residencialesaislados que no tuviesen acceso a la red, retrasando o incluso eliminando lanecesidad de conexión de éstos a una red pública. Estas aplicaciones serán máscomunes en países en desarrollo, donde existe mayor demanda de energíaadicional en zonas aún sin tendido eléctrico.Las celdas de combustible tienen gran potencial comercial para reemplazar losmotores de combustión interna en automóviles. Se estima que en el año 2004, lasceldas de combustible podrían equipar a más de 100.000 automóviles de todo elmundo. Actualmente, los mayores fabricantes de automóviles y muchas otrascompañías están desarrollando prototipos de vehículos con celdas de combustiblepara evaluar sus posibilidades.Otra aplicación para la cual las celdas de combustible son adecuadas es elalmacenamiento de energía. El proceso de hidrólisis inversa empleado por lasceldas de combustible es significativamente más sencillo de operar en sentidoinverso que otros ciclos, por lo que las celdas de combustible, ligeramentemodificadas, pueden ser alimentadas fácilmente con agua y electricidad paraproducir hidrógeno y oxígeno. Estos gases pueden ser luego almacenados para suuso posterior en producción de energía.


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Este sistema podría ser utilizado conjuntamente con células fotovoltaicas paraalmacenar energía durante el día y producir energía durante la noche, oconjuntamente con una central eléctrica convencional para almacenar energíadurante las horas valle y alcanzar así los requerimientos de carga en períodos dealta demanda eléctrica.En el rango de baja potencia, las celdas de combustible pueden reemplazar lasbaterías convencionales de productos de consumo electrónicos comocomputadoras y teléfonos portátiles. En aplicaciones de substitución de baterías,las celdas de combustible producirían corriente continua del mismo modo que lorealizan las baterías actuales. Pequeñas celdas de combustible podrían utilizarse ensatélites de telecomunicaciones en substitución o ampliando los paneles solares.En un rango menor, las celdas de combustible micro mecanizadas podrían proveerenergía a chips de computación. Finalmente, diminutas celdas de combustiblepodrían producir energía para aplicaciones biológicas, como audífonos ymarcapasos cardíacos. Las celdas de combustible podrían también ofreceropciones a los consumidores incrementando la funcionalidad de las tecnologíasexistentes y la posibilidad de elección entre fuentes de energía. Las opcionespotenciales dentro del dominio de las celdas de combustible van desde laincorporación del acceso a Internet en lugares remotos (proveyendo energía acomputadoras portátiles), hasta el incremento en la autonomía de vehículos.Las celdas de combustible pueden aumentar la funcionalidad de los productos alprolongar la vida útil entre recargas, haciendo obsoleto el concepto de "vida útil"de la batería.

Tipos de Celdas de Combustible

Ácido fosfórico (PAFCs)Este es el tipo de celda de combustible más desarrollado a nivel comercial y ya seencuentra en uso en aplicaciones tan diversas como clínicas y hospitales, hoteles,edificios de oficinas, escuelas, plantas eléctricas y una terminal aeroportuaria. LasCeldas de Combustible de ácido fosfórico generan electricidad a más del 40% deeficiencia – y cerca del 85% si el vapor que se produce es empleado encogeneración – comparado con el 30% de la más eficiente máquina de combustióninterna. Las temperaturas de operación se encuentran en el rango de los 400 ° F.Este tipo de celdas pueden ser usadas en vehículos grandes tales como autobusesy locomotoras.

Polímero Sólido ó Membrana de Intercambio Protónico (PEM) Estas celdas operan a relativamente bajas temperaturas (unos 90 °C), tienen unadensidad de potencia alta, pueden variar su salida rápidamente para satisfacercambios en la demanda de potencia y son adecuadas para aplicaciones donde serequiere una demanda inicial rápida, tal como en el caso de automóviles.


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De acuerdo con el Departamento de Energía de los Estados Unidos, "son losprincipales candidatos para vehículos ligeros, edificios, y potencialmente para otrasaplicaciones mucho más pequeñas como la sustitución de baterías recargables envídeo cámaras, computadoras, teléfonos, etc." [6]

Carbonato Fundido (MCFCs)Las Celdas de Combustible de Carbonato Fundido prometen altas eficienciascombustible-electricidad y la habilidad para consumir combustibles base carbón.Esta celda opera a temperaturas del orden de los 650 °C. La primera celda decarbonato fundido a gran escala ha sido ya probada y algunas unidades parademostración están siendo terminadas para su prueba en California.

Óxido Sólido (SOFCs) Otra Celda de Combustible altamente prometedora, la Celda de Combustible deÓxido Sólido, podría ser usada en aplicaciones grandes de alta potencia incluyendoestaciones de generación de energía eléctrica a gran escala e industrial. Algunasorganizaciones que desarrollan este tipo de celdas de combustible también prevénel uso de estas en vehículos motores. Una prueba de 100kW está siendo terminadaen Europa mientras que dos pequeñas unidades de 25kW se encuentran ya enlínea en Japón. Un sistema de Óxido Sólido normalmente utiliza un material durocerámico en lugar de un electrolito líquido permitiendo que la temperatura deoperación alcance los 980°C. Las eficiencias de generación de potencia puedenalcanzar un 60%.

Alcalinas Utilizadas desde hace mucho tiempo por la NASA en misiones espaciales, este tipode celdas pueden alcanzar eficiencias de generación eléctrica de hasta 70%. Estasceldas utilizan hidróxido de potasio como electrolito. Hasta hace poco tiempo erandemasiado costosas para aplicaciones comerciales pero varias compañías estánexaminando formas de reducir estos costos y mejorar la flexibilidad en suoperación.

De uso directo de alcoholesEste tipo de celda tiene la particularidad de usar como combustible un alcohol, sintener que pasar antes por un reformado necesario para liberar el hidrógeno. Este tipo de celdas esta actualmente en pleno desarrollo debido a que en los años90´s se habían dejado de lado por ser poco eficientes ( 25%) pero con los nuevoscatalizadores, se han logrado obtener eficiencias de hasta 50% esto es bastantemas que una maquina de combustión interna.Estas celdas tienen a su favor el no tener que usar hidrógeno en estado puro,evitando así todos los inconvenientes que se generan por su manejo yalmacenaje.


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Los siguientes son prototipos de Celda de combustible con uso directo demetanol:

Fig. 1 Prototipo de DMFC Laboratorio de los Álamos

Fig. 2 Computadora portátil usando una celda de combustible de hidrógeno


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MERCADO POTENCIAL

Este proyecto esta pensado para atacar un mercado que las grandes empresas handejado de lado, y es el de las celdas para dispositivos portátiles como pueden serteléfonos celulares, computadoras y televisores, entre muchos otros.

Las celdas para fuentes móviles como seria un vehículo automotor no seconsideraron por ser este un mercado ya desarrollado y con empresas líderes tantoen producción como en investigación, una de ellas tiene ya en uso dispositivos enautobuses y autos. ( Ballard)En cuanto a celdas para alta potencia o para fuentes fijas ( Casas, edificios, etc. )Al ser México un país con el precio de la energía eléctrica subsidiado esvirtualmente imposible desarrollarse en este campo.También dentro de las consideraciones que fueron tomadas en cuenta, están lasventajas reales de las celdas de combustible respecto de las baterías comunes.

Fig. 3 las celdas de combustible podrán sustituir las baterías comunes en herramientas

El problema de la energía en los dispositivos móviles es fundamental. La NASA loenfrentó cuando estaba en plena carrera hacia la Luna y necesitaba proveer deenergía a sus naves espaciales.

Eligió las celdas de combustible por encima de sistemas nucleares, mucho másriesgosos o los sistemas solares, de mayor costo. Así, las celdas de combustiblehan provisto energía y agua pura a las misiones Géminis, Apolo y al TrasbordadorEspacial. Actualmente se las está desarrollando para aplicarlas en todo tipo dedispositivos móviles, especialmente teléfonos celulares y asistentes digitales, puesen un mundo cada vez más portátil y móvil, las baterías son el eslabón más débilde la cadena. En ese sentido, la movilidad total que prometen los fabricantes dedispositivos de mano tiene un límite inexorable: la duración de la batería. Losusuarios experimentados normalmente cargan con varias baterías recargables,pero aun así, la autonomía se ve limitada por la disponibilidad de corriente. Estoabre un panorama realmente nuevo para dispositivos pequeños que pueden, asíindependizarse del cargador conectado a la red de electricidad.


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El mercado de las Celdas de Combustible

La tecnología de las Celdas de Combustible está cambiando el concepto de laEficiencia Energética y se estima que a corto plazo (cinco a diez años) será fuentede energía muy utilizada. Entre otros beneficios no contamina el ambiente (suúnico residuo es agua y/o CO2) y el tamaño actual de las pilas es sumamenteprometedor. Su aplicación en automóviles ya es una realidad, así como para elcalentamiento de agua y la generación de energía eléctrica domiciliaria.

Desarrollo del mercado

Las celdas de combustible pueden también ofrecer opciones a los consumidoresincrementando la funcionalidad de las tecnologías existentes y la posibilidad deelección entre fuentes de energía, las opciones potenciales dentro del dominio dela celdas de combustible van desde la localización y comunicación directa depersonas, a través de teléfonos celulares digitales, radio localizadores simples yequipo de radio comunicación; hasta incorporación del acceso a Internet, (dandoenergía a computadoras portátiles y equipo inalámbrico de banda ancha de tercerageneración).

Así el potencial de mercado para las celdas de combustible, como generadoras deenergía portátil, esta directamente ligado al de la telefonía móvil, radiolocalizadores, equipos de radio comunicación, herramientas juguetes,computadoras portátiles, etc.

En cuanto a las comunicaciones móviles se tienen las tendencias siguientes

• En 21 años de telefonía móvil, se alcanzaron 707 millones de usuarios en elmundo a la telefonía fija le llevo mas de 100 años alcanzar esa cifra.

• Para el año 2010 se esperan mas de 1000 millones de usuarios móviles en lasredes de comunicaciones de tercera generación, con una penetración superioral 32% a nivel mundial (Fuente: Cahners in-stat Group).

Demanda Potencial de Celdas de Combustible

Las previsiones de demanda para las celdas de combustible varían ampliamente yreflejan la naturaleza emergente de la industria Los avances tecnológicos en laeficiencia energética de las celdas y su tamaño han abierto infinitos mercadosfinales para todo requerimiento de energía. El mercado Automotor será más estudiado en lo que se refiere a rendimiento,tamaño y aceptación del consumidor pero tiene el potencial para hacer de lasceldas de combustible la principal fuente de energía.


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Las aplicaciones portátiles (la computadora portátil y fuentes para teléfonosmóviles) están en desarrollo y es probable que aparezcan antes del año 2005como algunos analistas lo han previsto.

Las previsiones según los grandes actores

Mercado Fuente PresupuestoMercado total de Celdas Bloomberg Actual = $385

$10 billion para 2005$1 trillion para 2010

Futuretech Actualmente $500 millón poraño$2 billones por año en lospróximos 5 años

Transporte Honda Energía para todos los autosnuevos para el 2030

AlliedBusinessIntelligence

Para el 20104%-7.6% de US (80% PEM)4.5% de Japón3.7% de Europa

Merrill Lynch 10% de los autos de US para2010, elevándose a 20% en2018

IFC 2 millones de autos encaminos para 2010

Estaciones/ Residencial Bear Stearns Crece a $200 billones poraño

Portatil / Móvil Bloomberg Crece a $1 trillónTabla 1: previsiones del mercado

Con una tecnología que potencialmente es la que puede proveer energía a todo loque lo requiera, el tamaño mercado global podría ser infinito.


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Desafíos y Obligaciones

Técnicos• Comienzo a tiempo de la investigación• Temperatura de operación• Miniaturización• Flujo de Aire/Combustible• Reformado del combustible

Costo• Reducir la carga de metales nobles• Materiales, desarrollo de membranas mas baratas• Sistema de integración• Vida operativa, aumentarla al máximo

Proceso Industrial

• Infraestructura• Combustible• Fabricación• Distribución

Los consumidores• Percepción y aceptación de la nueva tecnología• Costo comparado respecto a la tecnología existente• Fiabilidad y garantías• Seguridad

VENTAJAS COMPARATIVAS

La celda de combustible es más pequeña, más liviana, más simple, máslimpia, y más “barata” que las baterías actuales de los celulares, Computadores,juguetes etc.En efecto, una celda de combustible tiene de 3 a 5 veces la energía específica delas baterías de litio (Li-Ion) que alimentan a todos los celulares actuales, por lo quea igualdad de tamaño, con una carga de metanol se puede hablar entre 18 y 27horas (mediante una celda de combustible) en vez de las 5 horas de tiempo deconversación que puede proporcionar una batería Li-Ion.El tiempo de standby también aumenta al tener las celdas de combustible unadensidad de energía entre 6 a 7 veces la de una batería de litio, con un límiteteórico de 33 veces. Así, a igualdad de peso, si en las mejores baterías Li-Ion eltiempo de standby es de 11 días, con una carga de metanol se obtienen en laactualidad 41 días, con un límite teórico de 6 meses a un año.


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También son más simples, ya que en estas celdas la recarga se hace en formainstantánea con una mezcla de metanol y agua, en lugar de tardar entre 30 y 60minutos para obtener un nivel de carga del 90%. Esto sin contar quefrecuentemente el usuario no tiene acceso a energía eléctrica para la recarga.No presentan el problema del reciclaje, ya que son mucho menos perjudicialespara el medio ambiente, y también son más baratas que las baterías (unabatería de NiCd tiene un costo de fabricación de unos $ 7 USD, una de Li-Ion deunos $ 16 USD y, aunque los prototipos de celda de combustible tienen un costode $ 37 USD (para Tel. celular), se espera reducirlo a $ 6 USD cuando comiencela producción en masa.

Celda para teléfono celular


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DEFINICIÓN DEL PROYECTO

Objetivo General:

Diseño de una planta productora de Celdas de Combustible de bajaTemperatura tipo PEM* de uso directo de metanol (DMFC), para dispositivosportátiles.

* Membrana de intercambio protónico.

Objetivo Particular:

Análisis de Tecnologías

Investigación de:• Fundamentos Técnicos Básicos• Componentes Susceptibles de innovación• Normas de Seguridad.

Análisis de mercado

Investigación de:• Costo de materiales (Membranas, Platino, Electrodos,

etc.)• Precios de la Competencia• Estimación del costo por Kw./h

Objetivos Finales:• Desarrollar el Prototipo De la DMFC• Evaluar las Condiciones Optimas de Funcionamiento• Costear La DMFC• Dimensionar la Planta Productora de Prototipos de

laboratorio• Ubicar la Planta• Calcular La Producción


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JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

Como una primera etapa en la comercialización de este proyecto, el nicho delmercado que se atacará será el de celdas de combustible de metanol directo(DMFC) para demostraciones científicas, siendo los posibles clientes las escuelasde niveles medio básico y medio superior.La comercialización se hará con un prototipo de las mismas características deldesarrollado en el laboratorio, ya que este demostró una excelente funcionalidad.La necesidad de diseñar dispositivos para producir energía de forma más eficientey, en consecuencia, menos contaminantes, ha impulsado el desarrollo de nuevastecnologías.La generación de energía con mayor eficiencia (sin limitaciones del ciclo de Carnot)la más estricta legislación para proteger el medio ambiente y mayor flexibilidad enel uso y consumo de combustibles hacen de las celdas de combustible dispositivoscada vez más competitivos con las tecnologías convencionales de producción deenergía. Se prevé que se usen estos dispositivos no sólo en estacionesgeneradoras de potencia, sino también en aplicaciones para vehículos y comodispositivos para reemplazar las pilas o baterías recargables. Existen actualmente una infinidad de Dispositivos portátiles que usan pilasdesechables o baterías recargables, que al final de su vida útil generan desechosaltamente contaminantes, entre los que sobresalen: Plomo, Cadmio, Mercurio,Litio, entre otros. En Cambio las Celdas de Combustible, son dispositivos deproducción primaria de energía cuyo desecho principal es el CO2.

ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO

La meta principal de este trabajo consiste en diseñar en su totalidad una plantao mejor dicho una fabrica de celdas de combustible, concentrando esfuerzos en eldesarrollo de una celda que sea más barata, más eficiente y más versátil, que lasactualmente se producen.

Después de haber realizado un análisis a las investigaciones y trabajos recientes,determinamos que hay varios puntos susceptibles de ser optimizados o inclusoque pueden ser sujetos de innovación. Lo que se describe detalladamente masadelante. Debemos mencionar que un proyecto de este tipo tiene como limitante,el ser muy costoso, la membrana polimérica comercial más usada, el Nafión tieneun precio de aprox. 100 USD. el pie2, (En compras al mayoreo) además loselectrodos tienen una superficie catalítica de Platino o Rutenio, metales ambosmuy caros. El precio promedio de la onza de Platino oscila en el orden de los $ 560USD. y con una clara tendencia alcista.


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INNOVACIONES

Los Puntos susceptibles de innovación en una celda de combustible son:

• En el electrodo:

1.- Determinar la porosidad óptima para una mayor difusión de los iones. Tantoen el cátodo como en el ánodo.Experimentalmente se ha determinado que la resistencia al transporte demoléculas de oxigeno depende de la porosidad efectiva. Si la porosidad efectiva esalta la resistencia al transporte es baja, la corriente eléctrica producida por la celdase incrementa.

2.- Optimizar la Cantidad y la dispersión del metal noble.En una Superficie catalítica alta se tiene el beneficio de proveer un numero mayorde sitios activos para levar a cabo la reacción, por otro lado el alto costo delplatino requiere que su uso este optimizado al máximo.Refiere un estudio experimental [5] que hay un límite en la superficie catalíticaactiva después del el cual un aumento en dicha área, ya no produce aumento en ladensidad de corriente de la celda.Dicho límite es función de: la ruta de los electrones, los protones el tipo dereactivos, humedad del sistema, etc.

• En la membrana:

1.- Determinar la mejor membrana comercial, en relación con la eficiencia costo.(Nafión, Aciplex, Flemion, entre otras)

2.- Determinar el espesor y el área de transferencia de protones, más eficientes.

• En el combustible:

1.- Optimizar los flujos para minimizar las perdidas de combustible.

2.- Usar metanol de manera directa.

Actualmente la mayoría de las investigaciones se concentran en el desarrollo deceldas de combustible que usen metanol directamente.


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FUNCIONAMIENTO DE UNA CELDA DE USO DIRECTO DE METANOL(DMFC)

Abstract

La utilización de celdas de combustible como fuente de energía sustentable ysustituyente de las convencionales derivadas del petróleo, constituye una de lastecnologías más promisorias a ser incorporadas en el corto plazo. La pocaincidencia ambiental, la ausencia de partes móviles y la alta eficiencia práctica delas mismas (mayor a 50 %) hacen que las celdas de combustible de metanol seanlos dispositivos de elección generadores de energía del futuro. El alto contenidoenergético del metanol ha llevado a que el mismo sea elegido para estosdispositivos, y junto con el hidrógeno, los más comercializados actualmente. Lasceldas de metanol al 3 % en agua a 90ºC desarrollan un potencial igual a 0.5 Vbajo una acción constante de 600 mA cm2 para una presión de oxígeno de 20psig.[4]

INTRODUCCIÓN

La celda de combustible de metanol consta de 3 partes principales, 2 electrodoscatalíticos, y una membrana polimérica de intercambio protónico (Nafión)

En una celda de combustible de uso directo de metanol, tenemos 2 reaccionesprincipales en los electrodos.

La reacción química que se verifica en ánodo, catalizada por Pt/ Ru es la siguiente:

CH3 - OH + H2O CO2 + 6H+ + 6e- ------------ (1)

En el cátodo la reacción catalítica en presencia de Pt es:

3/2 O2 + 6H+ + 6e 3H2O --------- (2)

La reacción Global la podemos escribir como:

CH3 - OH + H2O + 3/2 O2 CO2 +3H2O + Energía --- (3)


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En la parte del ánodo se alimenta una mezcla de metanol y agua, ahí se lleva acabo la reacción (1) y donde los electrodos se recogen usando un conductor quelos llevara hasta el cátodo, los protones se transportarán por medio de lamembrana de intercambio protónico que es impermeable al paso de los electrones,por lo cual el único camino hasta el cátodo es el hilo conductor, formando con elloel flujo eléctrico, una vez que los electrones se encuentran con los protones y eloxigeno en el cátodo, se verifica la reacción (2). Véase la figura 4

El funcionamiento de la DMFC requiere que el dióxido de carbono gaseoso seaeliminado rápidamente para evitar que se adsorba en los sitios activos catalíticos.Por consiguiente se necesita que el metanol este altamente diluido pero que eltransporte de masa de este a los sitios catalíticos sea muy eficiente, para ello sepropone:

• Reducir la distancia de difusión.• Bombear con una alta velocidad el combustible• Inducir que sólo el metanol llegue a la parte activa del electrodo

manteniendo al agua alejada de el por medio de un agente hidrofóbico.

Figura 4


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CONDICIONES DE OPERACIÓN ÓPTIMAS PARA UNA DMFC

Después de hacer un análisis a los trabajos publicados. Se identifico que losaspectos clave para el diseño, perfeccionamiento y óptimo funcionamiento de lasDMFC son hasta el momento los siguientes:

• Concentración de Metanol• Temperatura de la mezcla Metanol-Agua• Temperatura, presión y composición de la unión membrana-electrodo. (En el momento de su fabricación)• Composición de los metales nobles en los electrodos.• Flujos de combustible

El efecto de la concentración de metanol y de la temperatura de operación sepuede apreciar en la siguiente figura.

Fig. 5 Concentración Óptima de Metanol

Como se puede observar la pérdida de carga por el aumento en la densidad decorriente es menor cuando se usa metanol a 2M y una temperatura de 90°C. Esdecir que el óptimo esta en 2M, por que la celda trabajará sin control detemperatura.


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Unión Membrana-Electrodo (MEA)

Para facilitar el trasporte de los protones desde la superficie catalítica del ánodohasta la membrana y de ahí a la otra interfase catalítica, es necesario que lasestructuras sean similares, para que la unión se lo mas afín posible y el coeficientede transferencia de masa se incremente.El propio polímero (Nafión) o un polímero completamente compatible (Teflón)pueden introducirse en la unión membrana-electrodo para proporcionar una rutade conducción del protón.El polímero debe ser estable para la fabricación de la MEA, asumiendo que deberesistir temperaturas altas y la acción de solventes orgánicos.

Fig. 6 Esquema de una MEM

Para lograr una unión efectiva se requieren de una temperatura y presiónadecuada, el prensado se hace a presiones de hasta 500 libras por pulgadacuadrada. La alta presión en el momento del ensamble se refleja en una operaciónmejorada.

Fig. 7 Efecto de la compresión en la MEA


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Los flujos del combustible tienen un papel importante en el funcionamientoóptimo, pero son particulares para cada sistema por ello es necesario que sedeterminen en cada caso. La figura 8 muestra un claro ejemplo de que después decierto límite un aumento en el combustible no tiene efecto alguno en la perdida decarga con el aumento de la densidad de corriente de salida de DMFC.

Fig. 8 Efecto del flujo de metanol en el voltaje


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CARACTERIZACIÓN DE ELECTRODOS PARA UNA DMFC

Los electrodos de una DMFC son materiales catalíticos constituidos por un soportede carbono con platino y rutenio dispersado.Estos materiales electro-catalíticos deben tener las siguientes propiedades:

• Una afinidad significativamente baja con el CO manteniendo una altaactividad para la reacción de oxidación de hidrógeno. El catalizador idealsería totalmente tolerante al CO

• la estructura de la capa del catalizador y su interfase con la membrana depolímero (Nafión) deben ser muy afines para favorecer la unión.

Los catalizadores que cumplen satisfactoriamente estas especificaciones tienencomo sitios activos cristales de Pt y Ru, en proporciones que van desde 50:50hasta 80:20,En cantidades:De 0.5 a 4mg/cm2 de Pt/Ru en el ÁnodoDe 0.5 a 4mg/cm2 de Pt en el Cátodo

Las propiedades catalíticas se deben a la oxidación electroquímica del CO a CO2 ala superficie de Pt siendo promovida por el agua adsorbida en los sitios de RuOxadyacentes.

Fabricación de Catalizadores

Existen varias técnicas para la fabricación de los electrodos de las DMFCDestacan la impregnación directa con eletroreducción y la electro deposición.Varios estudios en las 3 últimas décadas han demostrado que el mejor electrocatalizador para la oxidación del metanol es un sistema de Platino - Rutenio,aunque la composición óptima no fue comprobada con exactitud. Para los ánodosde una DMFC el electrocatalizador es depositado en un polvo de carbón(generalmente Vulcan Xc-72) para la reducción química del platino y de las salesdel rutenio.

Se hará una mezcla del electrocatalizador de Pt/Ru/C con una suspensión de PTFE(teflón) y con una solución de Nafión® es depositada en carbón o papel carbón.Estos métodos de preparación dan las capas generalmente relativamente gruesasdel electrodo (10 a µm 50).


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Una forma para preparar electrocatalizadores con una carga más baja del metalprecioso y una disponibilidad más alta de los reactivos a los sitios catalíticos es ladeposición directamente del catalizador en el electrodo poroso por métodoselectroquímicos. De tal manera la utilización del electrocatalizador es mucho mayorpuesto que la reacción electroquímica ocurre solamente en la interfaz de lamembrana y del electrodo. La electrodeposición del metal es realizadogeneralmente por las técnicas de pulso, pulsos preferiblemente galvanostaticos.Se ha demostrado que las capas catalíticas del platino se pueden preparar para unH2/O2 PEMFC. Hasta este momento solamente los electrocatalizadores de platinofueron preparados por el electro-deposición [6]. Pero la Técnica funciona para Rusin grandes problemas.

Los resultados de la literatura muestran que el mejor electrocatalizador resultacuando se usa una tinta de impregnación de las siguientes proporcionesPt 80%, Ru 20% (peso) dispersada en un electrodo de carbón para difusión degases.

MEMBRANA POLIMÉRICA DE INTERCAMBIO IÓNICO

NAFIÓN ® (Polyperfluoro sulfonic acid)

INTRODUCCIÓN

Nafion®, (Polyperfluoro sulfonic acid) fue desarrollado por el Dr. Walther Grot enDuPont a finales de 1960 modificando Teflon®. Nafión es el primer polímerosintético con propiedades iónicas, forma parte de una clase especial de polímerosllamados ionómeros. (estructura 1 y 2)

Estas propiedades iónicas del Nafión fueron creadas agregando grupos sulfónicosácidos ( SO3H ), un grupo químico con propiedades iónicas muy fuertes, en elseno de la matriz polimérica. Nafión combina muchas de las propiedades físicas yquímicas del teflón.

Nafión es sumamente resistente al ataque químico. Según DuPont, solo losmetales de alcalinos (sodio en particular) pueden atacar al Nafión.

Nafión tiene temperaturas del funcionamiento relativamente altas llegando, hastalos 190° C.


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Nafión es altamente selectivo y muy permeable al agua. Los grupos ácidosabsorben agua muy eficazmente. Las Interconexiones entre los grupos sulfónicos(SO3H) la trasladan muy rápido a través de la estructura.

Estructura 1

Estructura 2 (Donde m es la unidad y n se refiere a la proporción de material polar)

Aplicaciones del Nafión

Se usa como membrana de intercambio protónico en las celdas de combustible.Nafión es usado en la fabricación de membranas de intercambio iónico, y en lafabricación de hidróxido de sodio.Se usa para secar selectivamente o humedecer gases. El segmento más grandede esta aplicación involucra secando o humedecido de gases de respiración paraanestesia.Nafión se usa como un catalizador ácido en la producción de químicos finos.

Apariencia física

El Nafión se produce inicialmente en una forma de sal con los grupos ácidosneutralizados. Cuando se le activa, es un plástico translúcido similar en aparienciaal Teflón, pero menos opalescente.

En casos extremos, los depósitos de residuos orgánicos pueden reducir sufuncionalidad. Cuando esto ocurre, el cambio en el color es severo, negro en lugarde amarillo o castaño.


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 26

Bajo almacenamiento típico, el Nafión se pondrá algo amarillo al término de un añoy se bronceará dentro de tres a cinco años siguientes. Aun después de ponersecastaño, el Nafión todavía es totalmente funcional, y ninguna pérdida de eficaciaserá observada.

El método de limpieza más eficaz (usado por Perma Pure Inc.) es hervirlo en ácidofuerte. El Nafión no es dañado por estos procedimientos, y los residuos de lasuperficie se eliminan.


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 27

MÉTODO EXPERIMENTAL:

PREPARACIÓN DEL CATALIZADOR

La capa activa tendrá una carga que variara desde 0.4mg/cm2 a 2mg/cm2.Primeramente se impregna el metal en un soporte (carbón amorfo). El método deimpregnación utilizado es el de impregnación directa utilizando un volumen deagua desíonizada adecuado para la disolución de los componentes. La fuenteprecursora de la fase activa (platino) fue el ácido hexacloroplatinico(H2PtCL6 6H2O), que es producido por Sigma Aldrich Chemical Company. Loscálculos para determinar la cantidad de sal de ácido hexacloroplatínico (H2PtCL6

6H2O) se hicieron tomando en cuenta que la sal tiene un 35% de metal [9].

Impregnación del soporte catalítico.

La impregnación para el soporte catalítico es la siguiente:

1. La cantidad e agua desíonizada se deposita en una cápsula de porcelana losuficiente mente limpia para que no interactúe con los compuestos autilizar.

2. La cantidad de ácido hexacloroplatínico (H2PtCL6 6H2O) en gramos esadicionada al agua desíonizada obteniendo con esto una solución de(H2PtCL6 6H2O).

3. Se agrega la cantidad de soporte y se moja completamente con la soluciónde ácido hexacloroplatínico.

4. Posteriormente se somete a baño ultrasónico por espacio de 0.5 h. y seránsometidos a calcinación o reducción con hidrogeno según la muestra.

Preparación del polvo catalítico por oxidación (Calcinación)

La calcinación se realiza en una estufa para obtener un oxido del metal noble, elcatalizador es colocado dentro y se comienza el calentamiento mediante unarampa de calcinación.


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 28

En este tipo de estufas se pueden controlar la temperatura en diferentes intervalosy así se puede construir una rampa de calcinación para los catalizadores de platinosoportados en grafito siguiente figura:

Rampa de calcinación para el catalizadorTemperatura Vs tiempo de calcinación

0

50

100

150

200

250

300

350

0 20 40 60 80 100 120 140 160

tiempo de calcinación (minutos)

tem

pera

tura

de

calc

inac

ión

(°C

)

r1=3°C/min r2=9°C/mi

Temperatura=350°C

Temperatura=80°C

Tiempo=60min

Tiempo total decalcinación=140

Fig. 9 Rampa de Calentamiento

Preparación del Polvo Catalítico por Reducción En Hidrogeno.

La reducción de los catalizadores se llevo a cabo en un micro reactor de vidrioalimentado con hidrogeno, la rampa de reducción de catalizadores se presenta enla siguiente figura:

Rampa de reducción con hidrogenopara el catalizador Temperaturade calcinación Vs Tiempo

0

50

100

150

200

250

300

350

-5 15 35 55 75 95 115 135 155

Tiempo ( minutos )

Tem

pera

tura

de

redu

cció

n (°

C)

r2=5°C/minr1=5°C/min

Temperatura=8

Temperatura=350°C

Tiempo=60min

Tiempo total dereduccion=160min

Fig. 10 Rampa de Reducción

La reducción se lleva a cabo pasando una corriente de hidrogeno a través de delreactor de reducción, todo esto a la temperatura designada por la rampa dereducción hasta llegar a la temperatura de 350°C.


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 29

RESULTADOS EXPERIMENTALES

La tabla que se muestra contiene los voltajes obtenidos, variando la carga demetal noble en la capa catalítica del electrodo.

Electrodo preparado con catalizador con metal noble oxidado (Calcinación)

Concentración de Platino mg/cm2

Voltaje

0.4 2960.8 3221.2 3101.6 3302.0 320

Datos de la Figura 11

Voltaje vs. Concentracion de Pt en m g/cm2

290

295

300

305

310

315

320

325

330

335

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Concentración

Volta

je m

volts

.

Fig. 11 Voltaje en función de la concentración de Metal noble en el catalizador


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 30

Electrodo preparado con catalizador de Platino y/o Rutenio metálicosReducción en hidrogeno

Concentración de Platino mg/cm2

Voltaje

0.4 2800.8 2901.2 3121.6 3072.0 315

Datos de la figura 12

Concentracion

275

280

285

290

295

300

305

310

315

320

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Concentracion

Volta

je

Serie1

Fig. 12 Voltaje en función de la concentración de Metanol


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 31

Flujo Óptimo

La grafia siguiente refleja la variación del Voltaje de salida de la celda en milivoltsRespecto del flujo de metanol a 1 M

Voltaje vs. Flujo

319.5

320

320.5

321

321.5

322

322.5

323

323.5

324

324.5

0 1 2 3 4 5 6

Flujo de Combustible cm3/min.

Volta

je m

Volts

Serie1

Fig. 13 Voltaje en función Del Flujo de Combustible


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 32

CONCLUSIONES

Se tiene actividad catalítica con cargas mínimas, que van desde 0.5 mgde metal noble por cada cm2. de superficie transversal.

Se observó que el flujo en el combustible no es relevante para el prototipo.

La concentración óptima de metanol es 1 M.

La temperatura óptima para el ensamble membrana – electrodo es de 185 ° C

El ensamble membrana –electrodo presenta una resistencia electrica de 40 kΩ

Los catalizadores se pueden preparar por calcinación directa obteniendo mejoresresultados que los fabricados por reducción en hidrogeno.

Finalmente las celdas tienen un futuro muy promisorio en cuanto a investigación ydesarrollo por ello es necesario continuar con este proyecto y seguir superandovarios problemas


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 33

BIBLOGRAFÍA

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International Journal of Hydrogen Energy [3]26 ( 2001 ) 991-999A parametric study of the cathode catalyst layer of PEM fuel cells using a pseudo-homogeneousModel.Lixin You, Hongtan Liu.

Chemical Engineering Science [4]56 ( 2001 ) 333-341Dynamics of the methanol fuel cell (DMFC): Experiments and model-basedanalysis.K. Sundmacher, T. Schultz, S. Zhou.

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C. Lamy, J.-M. Léger and S. Srinivasan, in Modern[7]Aspects of Electrochemistry, J.O’M Bockris, B.E.Conway and R.E. White (Eds.), Vol 34, Plenum Press,

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http://www.education.lanl.gov/resources/fuel


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 35

APÉNDICE A

Datos comparativos de los costos de las celdas de combustible con respecto alcosto de la electricidad. ( Referidos a USA )

FuenteInversiónpara generar 1kW

Tiempo de vida Costo deCombustiblepor kWh

Costo Totalpor kWh, combustible,mantenimiento yreposición de equipo.

Celda decombustible

$3,000 – 7,500

Para uso portátil 2000 h $0.35 $1.85 – 4.10

Para uso en fuentesmóviles

4000 h $0.35 $1.10 – 2.25

Para uso estacionario 40,000 h $0.35 $1.10 – 2.25

ElectricidadDe la compañía.

--------------------- ------------- 0.10 0.10

Costo de la energía con el sistema de Celdas de Combustible

El costo de producir energía eléctrica a partir de celdas de combustible ha bajadonotablemente en los últimos 10 años. En 1992 una planta eléctrica basada enceldas de combustible de membrana polimérica y alimentada con gas natural,podía llegar a costar $4500/Kw. USD, se calcula que para el año 2003, su costohaya bajado a $1500/Kw. USD y para la industria del automóvil, pueda llegar acostar $50/Kw. USD en el año 2020.Comparando el costo por Kwh. de la energía eléctrica obtenida de la red($0.08/Kwh. USD) y la producida por una celda de combustible ($0.16/Kwh.), sepuede ver que es un tipo de energía aún costosa que requiere una inversióngrande en el equipo y por tanto no debería ser usada para aplicaciones de back upde energía. Las celdas de combustible pueden trabajar las 24 horas del día sinmantenimiento general durante 5 años y en caso de no estar necesitando toda laenergía que se produce, se le podría a entregar a la red. Se espera que muypronto el precio de la energía producida en una CC llegue a $0.09/Kwh.dedicando $0.04 al combustible, $0.04 a la inversión en la planta y $0.01 almantenimiento.** ( precios en Dólares de USA )

**Datos de 2001 y Estimaciones para el 2005


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 36

APÉNDICE B

METANOL

FORMULA: CH4O, CH3OH

PESO MOLECULAR: 32.04 g/mol

COMPOSICIÓN: C: 37.48 %, H: 12.58 % y O: 49.93 %

GENERALIDADES:

Es un líquido incoloro, venenoso, con olor a etanol y cuando está puro puede tenerun olor repulsivo. Arde con flama no luminosa. Es utilizado industrialmente comodisolvente y como materia prima en la obtención de formaldehído, metil-ter-butiléter, ésteres metílicos de ácidos orgánicos e inorgánicos. También es utilizadocomo anticongelante en radiadores automovilísticos; en gasolinas y diesel; en laextracción de aceites de animales y vegetales y agua de combustibles deautomóviles y aviones; en la desnaturalización de etanol; como agente suavizantede plásticos de piroxilina y otros polímeros y como disolvente en la síntesis defármacos, pinturas y plásticos.Durante mucho tiempo se obtuvo por destilación destructiva de madera a altastemperaturas, en la actualidad se produce por hidrogenación catalítica demonóxido de carbono a presiones y temperaturas altas, con catalizadores decobre-óxido de cinc; por oxidación de hidrocarburos y como subproducto en lasíntesis de Fischer-Tropsch.

NÚMEROS DE IDENTIFICACIÓN:

CAS: 67-56-1 UN: 1230

NIOSH: PC 1400000 RCRA: U154

NOAA: 3874 STCC: 4909230

RTECS: PC1400000 NFPA: Salud: 1 Reactividad: 0 Fuego:3

HAZCHEM CODE:2 PE El producto está incluido en: CERCLA, 313

MARCAJE: Líquido inflamable, venenoso.


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 37

SINÓNIMOS: En inglés: Otros idiomas:ALCOHOL METILICO METHANOL ALCOOL METHYLIQUE (FRANCES)

HIDRATO DE METILO METHYLALCOHOL METHYLALKOHOL (ALEMAN)

HIDRÓXIDO DEMETILO WOOD SPIRIT METYLOWY ALKOHOL (POLACO)

METILOL BIELESKI'S SOLUTION METANOLO(ITALIANO)

CARBINOL COLONIAL SPIRIT ALCOOL METILICO (ITALIANO)ALCOHOL DEMADERA

COLUMBIANSPIRITPYROXYLICSPIRIT

PROPIEDADES FÍSICAS Y TERMODINÁMICAS:

Densidad (g/ml): 0.81 g/ml (0/4 oC), 0.7960 (15/4 oC), 0.7915 (20/4oC), 0.7866

(25/4oC)

Punto de fusión: -97.8 oC

Punto de ebullición (oC): 64.7 (760 mm de Hg), 34.8 (400 mm de Hg), 34.8 (200

mm de Hg), 21.2 (100 mm de Hg), 12.2 (60 mm de Hg), 5 (40 mm de Hg), -6 (20

mm de Hg), -16.2 (10 mm de Hg), -25.3 (5 mm de Hg), -44 (1 mm de Hg)

Índice de refracción a 20 oC: 1.3292

Densidad de vapor (aire = 1): 1.11

Punto de inflamación en copa cerrada (Flash point): 12 oC

Punto de congelación: -97.68 oC.

Temperatura de ignición: 470 oC

Límites de explosividad (% en volumen en el aire): 6-36.5

Temperatura crítica: 240 oC

Presión crítica: 78.5 atm

Volumen crítico: 118 ml/mol

Calor de formación (kJ/mol): -239.03 (líquido a 25 oC).

Energía libre de formación (kJ/mol): -166.81 (líquido a 25 oC).


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 38

Calor de fusión (J/g): 103

Calor de vaporización en el punto de ebullición (J/g): 1129

Calor de combustión (J/g): 22 662 ( a 25 oC)

Temperatura de autoignición: 380 oC

Tensión superficial (din/cm): 22.6

Calor específico (J/g K): 1.37 (vapor a 25 oC) y 2.533 ( líquido a 25 oC)

Presión de vapor (mm de Hg): 127.2 (a 25 oC)

Viscosidad (cP): 0.541 (líquido a 25 oC)

Momento dipolar: 1.69

Constante dieléctrica: 32.7 (a 25 oC)

Conductividad térmica (W/m K): 0.202 ( a 25 oC)

Forma azeótropos con muchos compuestos

En la tabla a continuación se presentan algunos valores de propiedades físicas

para mezclas metanol-agua.

MEZCLA% en v. de MeOH

DENSIDAD (g/ml)a 25 OC

PUNTO DE CON-GELACION (OC)

PUNTO DE EBU-LLICION (OC)

10 0.9836 -5 92.8

20 0.9695 -12 87.8

30 0.9572 -21 84.0

40 0.9423 -33 80.9

50 0.9259 -47 78.3

60 0.9082 -57 75.9

Solubilidad: miscible con agua, etanol, éter, benceno, cetonas y muchos otrosdisolventes orgánicos. Disuelve una gran variedad de sales inorgánicas por ejemplo43 % de yoduro de sodio, 22 % de cloruro de calcio, 4 % de nitrato de plata, 3.2% de cloruro de amonio y 1.4 % de cloruro de sodio.


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 39

PROPIEDADES QUÍMICAS:

Este producto reacciona violentamente con bromo, hipoclorito de sodio, dietil-cinc,disoluciones de compuestos de alquil-aluminio, trióxido de fósforo, clorurocianúrico, ácido nítrico, peróxido de hidrógeno, sodio, ter-butóxido de potasio yperclorato de plomo.En general, es incompatible con ácidos, cloruros de ácido, anhídridos, agentesoxidantes, agentes reductores y metales alcalinos.

NIVELES DE TOXICIDAD:RQ: 5000

IDLH: 25000 ppm

LDLo (oral en humanos): 4.28 mg/Kg

LD50 (oral en ratas): 5628 mg/kg

LC50 (inhalado en ratas): 64000 ppm/4h

LD50 (en piel con conejos): 15800 mg/kg

Niveles de irritación a piel de conejos: 500 mg/24 h,moderada.

Niveles de irritación a ojos de conejos: 40 mg, moderada.

México:

CPT (en piel): 260 mg/m3 (200 ppm)

CCT (en piel): 310 mg/m3 ( 250 ppm)

Estados Unidos:

TLV TWA: 260 mg/m3 (200 ppm)

TLV STEL: 310 mg/m3 (250 ppm)

Reino Unido:

Periodos largos: 260 mg/m3 ( 200 ppm)

Periodos cortos: 310 mg/m3 (250 ppm)

Francia:

VME: 260 mg/m3 (200 ppm)

VLE: 1300 mg/m3 (1000ppm)


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 40

Alemania:

MAK: 260 mg/m3 (200 ppm)

Suecia:

Periodos cortos: 310 mg/m3 (250 ppm)

Periodos largos: 269 mg/m3 (200 ppm)

MANEJO:Equipo de protección personal:El manejo de este producto debe hacerse en un lugar bien ventilado, utilizandobata, lentes de seguridad y, si el uso es prolongado, guantes. No deben usarselentes de contacto al utilizar este producto. Al trasvasar pequeñas cantidades conpipeta, utilizar propipetas, NUNCA ASPIRAR CON LA BOCA.

RIESGOS:

Riesgos de fuego y explosión:

Es un producto inflamable. Sus vapores pueden explotar si se prenden en un áreacerrada y pueden viajar a una fuente de ignición, prenderse y regresar al áreadonde se produjeron en forma de fuego. Los contenedores pueden explotar.

Riesgos a la salud:

El envenenamiento puede efectuarse por ingestión, inhalación o absorcióncutánea. Y se debe, posiblemente, a su oxidación a ácido fórmico o formaldehído,esta oxidación se sabe que puede ser inhibida por etanol, pues el etanol esmetabolizado de manera muy específica y desintoxica al organismo de metanol pormedio de la respiración. Después de la muerte, el efecto mas grave de esteproducto, es la ceguera permanente.Inhalación: La exposición a una concentración mayor de 200 ppm produce dolorde cabeza, náusea, vómito e irritación de membranas mucosas. Concentracionesmuy altas pueden dañar el sistema nervioso central y causar problemas en lavisión. Los metabolitos de este producto (ácido fórmico y formaldehído) sonmetabolizados lentamente por el organismo, por lo que los efectos del metanol sonacumulativos y una exposición constante aún a bajos niveles, puede causarmuchos de los efectos mencionados arriba. Estos efectos varían con cadaindividuo.Contacto con ojos: Tanto los vapores como el líquido son muy peligrosos, pues seha observado que el metanol tiene un efecto específico sobre el nervio óptico y laretina.Contacto con la piel: El contacto directo produce dermatitis y los efectos típicos(mencionados arriba) de los vapores de metanol que se absorben por la piel.


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 41

Ingestión: El envenenamiento por este medio se lleva a cabo frecuentemente poretanol adulterado y sus efectos dependen de la cantidad ingerida, pues, como semencionó arriba, el etanol afecta el metabolismo del metanol. Generalmente unadosis de 25 a 100 ml resulta fatal. Al principio se produce una narcosis similar a laproducida por el etanol, pero después de 10 a 15 horas se presentan daños masgraves sobre el sistema nervioso central, específicamente sobre el nervio óptico yfinalmente, se presentan los efectos agudos ya mencionados.Carcinogenicidad: No se ha observado un incremento en el casos de cáncer entrabajadores expuestos a metanol, en estudios epidemiológicos.Mutagenicidad: Resultó ser no mutagénico en estudios con Salmonellatyphimuriumun y no indujo el intercambio de cromátida hermana.Peligros reproductivos: En estudios con concentraciones altas de vapor (10000ppm) se incrementan las malformaciones congénitas las cuales incluyen órganosurinarios y cardiovasculares. A concentraciones de 5000 ppm no se observaronestos efectos.

ACCIONES DE EMERGENCIA:

Primeros auxilios:Inhalación: Mover a la víctima a un área bien ventilada y mantenerla abrigada. Sino respira, dar respiración artificial y oxígeno.Ojos: Lavarlos con agua o disolución salina neutra en forma abundante,asegurándose de abrir los párpados con los dedos.Piel: Lavar la zona dañada inmediatamente con agua y jabón. En caso necesario,quitar la ropa contaminada para evitar riesgos de inflamabilidad.Ingestión: No inducir el vómito. Pueden utilizarse de 5 a 10 g de bicarbonato desodio para contrarrestar la acidosis provocada por este producto y en algunoscasos, se ha informado de hemodiálisis como método efectivo para este tipo deenvenenamiento.

EN TODOS LOS CASOS DE EXPOSICIÓN, EL PACIENTE DEBE SER TRANSPORTADOAL HOSPITAL TAN PRONTO COMO SEA POSIBLE.Control de fuego:

Usar agua en forma de neblina, pues los chorros de agua pueden ser inefectivos.Enfriar todos los contenedores involucrados con agua. El agua debe aplicarsedesde distancias seguras.En caso de fuegos pequeños puede utilizarse extinguidores de espuma, polvoquímico seco y dióxido de carbono.


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 42

Fugas y derrames:

Utilizar el equipo de seguridad mínimo (bata, lentes de seguridad y guantes) y,dependiendo de la magnitud del siniestro, utilizar equipo de protección completa yde respiración autónoma.Alejar cualquier fuente de ignición del derrame y evitar que llegue a fuentes deagua y drenajes. Para ello construir diques con tierra, bolsas de arena o espumade poliuretano, o bien, construir una fosaPara bajar los vapores generados, utilice agua en forma de rocío y almacene ellíquido.Si el derrame es al agua, airear y evitar el movimiento del agua mediante barrerasnaturales o bombas para controlar derrames y succionar el material contaminado.El material utilizado para absorber puede quemarse.El material utilizado para absorber el derrame y el agua contaminada debe dealmacenarse en lugares seguros y desecharlo posteriormente de maneraadecuada.En el caso de derrames pequeños, el líquido puede absorberse con papel y llevarsea una área segura para su incineración o evaporación, después lavar el área conagua.Desechos:En el caso de cantidades pequeñas, puede dejarse evaporar o incinerarse en áreasseguras. Para volúmenes grandes, se recomienda la incineración controlada juntocon otros materiales inflamables.

ALMACENAMIENTO:

El metanol debe almacenarse en recipientes de acero al carbón, rodeado de undique y con sistema de extinguidores de fuego a base de polvo químico seco odióxido de carbono, cuando se trata de cantidades grandes. En el caso decantidades pequeñas, puede manejarse en recipientes de vidrio.En todos los casos debe mantenerse alejado de fuentes de ignición y protegido dela luz directa del sol.

REQUISITOS DE TRANSPORTE Y EMPAQUE:

Transportación terrestre: Transportación aérea:Marcaje: 1230 Código ICAO/IATA: 1230Líquido inflamable. Clase: 3 (6.1)Código HAZCHEM: 2 PE Cantidad máxima en vuelos comerciales: 1 l.Transportación marítima: Cantidad máxima en vuelos de carga: 60 l.Código IMDG: 3087Clase: 3.2Marcaje: Líquido Inflamable, Venenoso.


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 43

APÉNDICE C

Fotografías Del Dispositivo Experimental

Fotografía 1

En la fotografía 1 se muestra la manera en que se montó el dispositivoexperimental, el cual consta de la celda de combustible, una bomba peristáltica, yun multímetro digital marca fluka de precisión ± 0.001 volts.


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 44

A continuación se muestra una imagen (fotografía 2) donde la celda decombustible esta siendo monitoreada para determinar el voltaje de salida. En estecaso se observa con claridad que el multímetro registra 327 mVolts.

Fotografía 2


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 45

En esta toma (Fotografía 3) tenemos un acercamiento a la celda de combustible,fabricada con una carcasa de acrílico, de forma cuadrada de 6 cm x 6 cm, con unasuperficie catalítica de 4 cm2.

Fotografía 3


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 46

APÉNDICE D

Dimensionamiento de la planta

Producción:

500 celdas/ mensuales

Equipo Necesario Para la Producción de Celdas de combustible.

Desíonizador de Agua destilada.2 Balanzas analíticas2 Balanzas Granatarias

Agitador de ultrasonidoMuflaFresadoraTaladro de BancoAerógrafo industrial con compresorSierra de bancoCortadora

6 mesas

Nave industrial de 300 m2


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 47

Proceso de manufactura

Consta de las siguientes etapas:

a) Preparación de los catalizadoresb) Preparación de los electrodosc) Preparación del Ensamble membrana electrodod) Ensamble de la celda de combustible

Detalles de la manufactura

Preparación de Catalizadores

• Pesado de los ingredientes• Agitación Ultrasónica• Secado y calcinación• Almacenamiento

Preparación de los Electrodos

• Pesado de los componentes para la tinta catalítica• Agitación Ultrasónica• Impregnación de los electrodos para difusión de gases con tinta catalítica,

usando aerógrafo.• Secado en la estufa• Almacenamiento

Preparación del Ensamble Membrana-Electrodo

• Corte de Electrodos• Corte de la Membrana• Armado y horneado de la membrana electrodo

Ensamble Final

Fabricación de la carcasa de Acrílico:

• Corte• Fresado• Barrenado• Armado


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 48

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE MANUFACTURA

SECCIÓN DE PREPARACIÓN DE CATALIZADOR.

Almacenamiento depolvo catalítico

Calcinación de polvopor rampa decalentamiento hasta350°C durante 1h

Secado de soluciónA 70°C

Agitación ultrasónicadurante 0.5h

Pesado de compuestos- Grafito amorfo- Sales de platino y

rutenio- Agua Desíonizada.


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 49

SECCIÓN DE PREPARACIÓN DE ELECTRODOS

Almacenamiento deelectrodos

Secado deelectrodos

Impregnación deelectrodos conaerógrafo

Agitación ultrasónicadurante 0.5h

Pesado de polvocatalítico


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 50

SECCIÓN DE ENSAMBLE DE ELECTRODOS

Prensado térmicoa185°C durante 20min.

Corte deelectrodo

Corte demembrana

Manufacturaciónde carcasa

Ensamblemembranaelectrodos

Ensamble de celday accesorios,conectores de flujoetc.

Almacén deproducto terminado


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 51

CONFIGURACIÓN DE LA PLANTA

En la figura 14 se muestra la configuración interna de la planta productora deceldas de combustible de metanol directo.

Fig.14 configuración de la plata productora de celdas de combustible de metanol directo.


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 52

LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA

Para establecer la correcta ubicación del proyecto se tienen en cuenta dos tipos defactores: primarios y específicos. Los factores primarios se centran en lascaracterísticas generales que ha de reunir el lugar de implantación. Los factoresespecíficos determinan la ubicación exacta de la planta.

MERCADO Y DISPONIBILIDAD DE MATERIA PRIMALa disponibilidad de la materia prima es de primordial importancia para laubicación de la planta productora de celdas de combustible por lo que el lugar deelección debe contar disposición de materias primas; el lugar elegido paralocalización de la planta es el distrito federal, específicamente en la delegación deIztapalapa, ya que los proveedores de las materias primas están ya sea dentro delD.F. o en los municipios que lo circundan.

MERCADO DEL PRODUCTOA pesar de que el objetivo principal es la distribución del producto en el mercadonacional para abastecer la creciente demanda, también es posible que seanecesario y/o ventajoso un comercio con el exterior, lo que hace imprescindibleque la planta se encuentre situada cercana a un aeropuerto. La zona de Iztapalapaesta a 10km de aeropuerto Benito Juárez de la ciudad de México.

SUMINISTRO DE SERVICIOSSuministro de energía eléctricaEs necesario garantizar un abastecimiento estable y suficiente de energía eléctricaa un precio moderado en la zona de implantación.

FACTORES ESPECÍFICOS Los factores primarios han permitido determinar un área más o menosconcreta para la ubicación de la planta: la región elegida es la ciudad de México. Acontinuación se analizan una serie de factores para ubicar exactamente la plantadentro de la región.

COMUNICACIONES Y TRANSPORTECarreterasLas comunicaciones por carretera de la ciudad de México con el resto del país sonexcelentes: con Puebla Veracruz y toda la zona oriente del país a través de laautopista México - Puebla; hacia los estados del sur como Guerrero Morelos, etc.Por la autopista México Cuernavaca; hacia estados de norte y occidente por laautopista México Querétaro.Ferrocarril


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 53

La zona elegida se localiza unos 15km de la estación de transferencia de carga deferrocarriles nacionales de México, y este tiene la importante ruta comercial y decarga de México Nuevo Laredo, lo cual nos permite tener acceso a la frontera conEstados Unidos.

Transporte aéreoComo ya se menciono con anterioridad el aeropuerto se encuentra cercano a lazona elegida para la ubicación de la planta.FACTORES DE LA COMUNIDADLa delegación de Iztapalapa es un núcleo industria. Varias zonas industriales, conpredominio de la industria manufacturera y sus sectores auxiliares. Existenproyectos de desarrollo conjunto de empresas, cuyos principios fundamentalesson:· prevención y control de riesgos de accidentes· reducción del impacto medioambiental· utilización racional de los recursos naturales· reducción progresiva de los costes energéticos· uso común de servicios (transporte, etc.)Este proyecto comunitario de desarrollo es un factor muy atrayente, ya que lanueva planta podría incluirse en el marco de ese acuerdo, obteniendo así el apoyode la comunidad.

Localización elegidaTeniendo en cuenta todos los factores primarios y específicos analizados, elemplazamiento definitivo del presente Proyecto se situará en Ciudad de México,Delegación de Iztapalapa.El precio de renta, válido en el año 2003, es de $ 50/m2. Para la ejecución de esteProyecto se han elegido una nave industrial con una superficie total de 300m2 y uncosto de renta de $ 15 000 mensuales


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 54

Fig. 15 mapa de localización de la planta Planta productora de celdasde combustible de metanoldirecto


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 55

ANÁLISIS FINANCIERO

Planta de Celdas de combustible de Metanol Directo

Detalle de Gasto Corriente (Mensual)

Concepto ImporteRenta $15000Luz $4000Agua $500

Gastos de Publicidad $10000Teléfono $3000Varios $5000

Servicios de Internet $5000

Total $42500

Siendo el total de celdas producidas 500 a cada celda se le asignara una parteproporcional del total de los costos fijos.


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 56

Costo Unitario de la Celda de combustible

Celda de combustible de 6 cm x 6 cm, con una membrana de Nafión cuadrada de 2.2 cm x 2.2 cm, y una carga de metal noble de 0.5 g / cm2 de área transversal

Detalles Del Costo por Unidad.

Componente Dimensiones o Cantidadrepresentativa

Costo (pesos )

Membrana deNafión

4.84 cm2 $50

Carcasa de Acrílico 4 hojas de 36cm2 $80

Platino 7 mg $20

Rutenio 1 mg $ 5

Grafito vítreo 20 mg $ 5

Varios (reactivos,tornillos,selladores,pegamento, etc.)

varios $ 50

Prorrateo porcostos fijos(Renta, luz, etc.)

Varios $85

Total$295


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 57

Detalle De Costos Del Equipo

Equipo Descripción Cantidad PrecioUnitario

( dólares)

Total

Horno mufla Marca Lindberg.Rango de temperatura: -100 a 1200º CControl de temperatura +/- 1ºCLevanta 1200ºC en 20 minutosRampa máxima: 60ºC/min.

1 $5,590 $5,590

Desíonizador Marca con destilador.Flujo volumétrico: 4 l/hr.

1 $1,330 $1,330

Agitadorultrasónico

Marca Lindberg. Longitud de onda ajustable.Capacidad: 1.5 gal. 2.2 Amp.

1 $976 $976

Estufa Marca Lindberg. Hasta 210ºC. Control detemperatura +/- 1ºC. Levanta 100ºC en 30min.

1 $1,740 $1,740

Balanza Marca Peso máximo: 2000g. Precisión: +/-1g.

1 $241 $241

Fresadora Cabezal flotante sobre colchón de aire.Marca Riomaq

1 $15000 $1 5000

Bombaperistáltica

Marca Lindberg. 1 $500 $500

Mesas de trabajo Dimensiones: 2x1m. Cubierta de formica. 6 $ 350 $2,100

Caja deseguridad

Marca Mosler de 10 pies cúbicos 1 $9000 $9,000

Aerógrafo concompresor

Marca Bosh 1 $ 500 $500

Multímetro Marca Benchtop 2 $399 $798

Crisol Marca Lindberg. Capacidad: 1Kg. 10 $150 $1,500

Probetasgraduadas

Capacidad: 100 ml. 4 $15 $60

Pipetasgraduadas

Capacidad: 5 ml. 4 $ 10 $40

Sierra circular Marca Bosh para acrílico de hasta5000 rpm

1 $350 $350

Varios Varios $700Microespátula Acero inoxidable. 2 $80 $160

Total $40585

Total en pesos: 433 000 pesos


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 58

Detalle De Sueldos Y Salarios (mensual)

Salario integrado, que incluye todas las prestaciones de ley

Se espera una producción de 500 celdas mensuales es decir 6000 anualesCon un precio de venta de 1150 pesos por celda. (IVA incluido)

Sueldos y Salarios Importe

obrero $3000obrero $3000obrero $3000obrero $3000Mozo de limpieza $2500Ing. Químico $12000Auxiliar Administrativo $4000

Guardia $3500Guardia $3500Profesional en Internet $5000Gerente General $15000

Ejecutivo de Ventas $10000

Telefonista $5000

Total $ 82500


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 59

BALANCE GENERAL (Anual)

Ventas Totales = $ 6 900 000Costo de Producción = $ 1 770 000Sueldos y Salarios = $ 990 000IVA = $ 900 000

Utilidad Bruta: $ 3 240 000

Utilidad liquida ** = $ 2 203 200

** Considerando una tasa de ISR de 32 %

Año 0 Año1 Año 2 Año 3FADI FDI FDI FDI

Ingresos 0 2 203 200 2 203 200 2 203 200Egresos 433000 0 0 0Totales -433000 2 203 200 2 203 200 2 203 200

A partir de los datos anteriores se calcula la tasa interna de retorno (TIR) con lafórmula:

( )∑= +

+−=n

it

t

TIRSSVPN

10 1

Donde:VPN = Valor presente neto.S0 = Inversión inicial.St =Flujo antes de impuestos.n = Periodo de tiempo, en años.Obteniéndose una TIR= 500 %, por lo tanto el proyecto es rentable.


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 60

APÉNDICE E

Al margen un sello con el Escudo Nacional, que dice: Estados Unidos Mexicanos.-Secretaría de Salud.NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-053-SSA1-1993. "QUE ESTABLECE LASMEDIDAS SANITARIAS DEL PROCESO Y USO DEL METANOL (ALCOHOLMETILICO)".GUSTAVO OLAIZ FERNANDEZ, Director General de Salud Ambiental, por acuerdodel Comité Consultivo Nacional de Normalización de Regulación y FomentoSanitario, con fundamento en los artículos 39 de la Ley Orgánica de laAdministración Pública Federal; 3o. fracciones XIV, XXII y XXIV, 13 apartado Afracción I, 111 fracción III y IV, 128, 129 fracción I, 194 fracción III, 195, 197,198, 210, 278 fracción III, 279 fracción V, 280 y 281 de la Ley General de Salud;3o. fracción XI, 38 fracción II, 41, 43, 47 fracción IV y 52 de la Ley Federal sobreMetrología y Normalización; 61, 66, 67, 1215, 1220, 1221 y demás aplicables delReglamento de la Ley General de Salud en Materia de Control Sanitario deActividades, Establecimientos, Productos y Servicios; 8o. fracción IV y 25 fracciónV del Reglamento Interior de la Secretaría de Salud, y

INDICE

PREFACIO0. INTRODUCCION1. OBJETIVOS2. CAMPO DE APLICACION3. REFERENCIAS4. DEFINICIONES, SIMBOLOS Y ABREVIATURAS5. CLASIFICACION Y DESIGNACION6. DE LAS DENOMINACIONES GENERICAS Y ESPECIFICAS7. MEDIDAS SANITARIAS QUE DEBEN CUMPLIR EL ALMACENAMIENTO YDISTRIBUCION DEL METANOL8. CONCENTRACIONES MAXIMAS PERMITIDAS EN EL AMBIENTE LABORAL9. CONCENTRACIONES MAXIMAS PERMITIDAS DE METANOL EN LOS PRODUCTOSQUE LO CONTENGAN10. MEDIDAS SANITARIAS QUE DEBEN CUMPLIR LAS PERSONAS FISICAS YMORALES QUE UTILICEN EL METANOL COMO MATERIA PRIMA DE USOINDUSTRIAL O COMO DISOLVENTE11. CAPACITACION12. DE LAS MODALIDADES DE LAS AUTORIZACIONES SANITARIAS13. CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES14. BIBLIOGRAFIA15. OBSERVANCIA DE LA NORMA16. VIGENCIA


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 61

PREFACIOEn la elaboración de esta Norma Oficial Mexicana colaboraron las siguientesinstituciones:Secretaría de Comercio y Fomento Industrial (SECOFI)Secretaría de Medio Ambiente, Recursos Naturales y PescaPetróleos Mexicanos (PEMEX)Instituto Mexicano del Petróleo (IMP)

0. IntroducciónEl alcohol metílico es un compuesto orgánico que se obtiene por la destilación secade la madera o bien por síntesis química, su importancia a nivel industrial ennuestro país es amplia ya que es un excelente disolvente, se usa en la fabricaciónde barnices, en perfumería, resinas sintéticas y para desnaturalizar el alcoholetílico. También se usa en síntesis químicas de las cuales la más importante es laobtención del formaldehído, no obstante lo anterior, el alcohol metílico es unasustancia tóxica y debido al volumen que se consume en nuestro país constituyeun peligro potencial para la salud humana y ambiental.

1. Objetivos1.1 Objetivo general:Establecer las medidas sanitarias que deben cumplir las personas físicas y moralesque almacenen, distribuyan o utilicen el metanol, así como establecer lasconcentraciones máximas permitidas de metanol en el ambiente laboral y en losproductos que lo contengan para disminuir el riesgo a la poblaciónocupacionalmente expuesta, así como al público consumidor de dichos productos.1.2 Objetivos particulares:1.2.1 Definir los grados de pureza y denominaciones genéricas y específicas parael metanol.1.2.2 Establecer las medidas sanitarias que debe cumplir el almacenamiento ydistribución del metanol.1.2.3 Establecer las concentraciones máximas permitidas de metanol en elambiente laboral.1.2.4 Establecer las concentraciones máximas permitidas de metanol en losproductos que lo contengan.1.2.5 Establecer las medidas sanitarias que deben cumplir las personas físicas ymorales que utilicen el metanol como materia prima de uso industrial.1.2.6 Establecer las medidas sanitarias que deben cumplir las personas físicas ymorales que utilicen el metanol como disolvente.

2. Campo de aplicaciónEsta Norma Oficial Mexicana es de orden público e interés social, de observanciaobligatoria para las personas físicas o morales que obtengan el metanol yparticipen en su proceso o uso.


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 62

La aplicación de la presente Norma se entiende sin perjuicio de las disposicionesde las dependencias de la Administración Pública Federal que afecten al producto;su proceso o uso de carácter comercial.

3. ReferenciasNorma Oficial Mexicana NOM-010-STPS-1994, Relativa a las condiciones deseguridad e higiene en los centros de trabajo donde se produzcan, almacenen omanejen sustancias químicas capaces de generar contaminación en el medioambiente laboral.

4. Definiciones, símbolos y abreviaturasPara efectos de esta Norma, se entiende por:4.1 Calidad sanitaria: Todas aquellas características que un producto debe tenerpara cumplir todos los requisitos que la norma sanitaria establece.4.2 Riesgo sanitario: Capacidad que tiene una actividad o servicio (incluyendo elproceso, uso, aplicación o disposición final de los productos o sustancias), asícomo el funcionamiento de los establecimientos, locales o instalaciones, de poderproducir efectos nocivos o perjudiciales en la salud humana.4.3 Grado de riesgo sanitario: Establece una medida cualitativa, tendiente apredecir en función de las características de la actividad o servicio, la posibilidad deocurrencia de efectos nocivos o perjudiciales en la salud humana.4.4 Proceso: Conjunto de actividades relativas a la obtención, elaboración,fabricación, preparación, conservación, mezclado, acondicionamiento, envasado,manipulación, transporte, distribución, almacenamiento y expendio o suministro alpúblico de metanol.4.5 Símbolos y abreviaturasºF Grados FarenheitºC Grados centígrados% Por ciento

5. Clasificación y designación5.1 Para efectos de esta Norma Oficial Mexicana se entiende por metanol, alcoholmetílico, carbinol, monohidroximetano, hidróxido metílico o alcohol de madera, lasustancia cuya fórmula es CH3OH, de apariencia clara y libre de materia ensuspensión, de olor penetrante cuando es crudo y de sabor ardiente, con un pesoespecífico de 20/4ºC de 0.7915, temperatura de inflamación de 12ºC (54ºF),temperatura inicial de ebullición de 64.7ºC (148oF), es miscible en el agua, etanol,éter, benceno, cetonas y otros solventes orgánicos; debido a su gran toxicidad sedebe evitar su ingestión, inhalación o contacto con la piel; con el aire formamezclas explosivas en concentraciones entre 6.0 y 36.5% en volumen. Tieneasignado el número 67-56-1 por el Servicio de Fichas Químicas (Chemical AbstracsService C.A.S.).


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 63

6. De las denominaciones genéricas y específicas6.1 La denominación genérica del metanol deberá corresponder a alguna de lassiguientes:6.1.1 Metanol grado general;6.1.2 Metanol grado industrial; y6.1.3 Metanol grado absoluto.Para utilizar cualquiera de las denominaciones a que se refieren los apartadosanteriores se deberán satisfacer las especificaciones correspondientes como acontinuación se indica:6.2 La denominación genérica de metanol grado general, sólo podrá ostentarlaaquel cuya suma de adjuntos orgánicos y agua no exceda el 6%.6.3 La denominación genérica de metanol industrial, sólo podrá ostentarla aquelcuya suma de adjuntos orgánicos no exceda el 1.0%.6.4 La denominación genérica de metanol absoluto, sólo podrá ostentarla aquelcuya suma de adjuntos orgánicos no exceda el 0.2%.6.5 La denominación específica del metanol deberá corresponder a algunas de lassiguientes:6.5.1 Materia prima para uso industrial: el metanol que se destina o utiliza en lafabricación de productos petroquímicos o intermedios, aditivos para combustibles yotros productos diferentes a los medicamentos.6.5.2 Reactivo Analítico (R.A.): el metanol absoluto que se utilice como reactivoquímico en laboratorios de análisis.6.6 El metanol que se utilice en la elaboración de medicamentos deberá satisfacerlas especificaciones que señale la Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos.- Materiales.- no aplica- Muestreo.- no aplica- Métodos de prueba.- no aplica

7. Medidas sanitarias que deben cumplir el almacenamiento y ladistribución del metanol7.1 Los almacenistas o distribuidores del metanol estarán obligados a contar con laautorización sanitaria de acuerdo a las disposiciones correspondientes.7.2 Los almacenistas o distribuidores estarán obligados a mantener el grado depureza, según la denominación genérica del metanol.7.3 Envases7.3.1 Los almacenistas o distribuidores del metanol estarán obligados a envasar elmetanol en recipientes que cumplan con lo establecido en los puntos 7.3.7 y 7.3.8de la presente Norma.7.3.2 Los almacenistas o distribuidores del metanol estarán obligados a etiquetarlos envases de acuerdo a lo señalado en el punto 7.7 de esta Norma OficialMexicana.7.3.3 Los almacenistas o distribuidores del metanol estarán obligados a permitirúnicamente la salida del metanol en envases que cumplan con las característicasestablecidas en los puntos 7.3.7 y 7.3.8.


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 64

7.3.4 El almacenamiento de metanol debe ser en recipientes cerrados y en áreasbien ventiladas.7.3.5 Los recipientes de metal usados en el traslado de 200 litros o más demetanol deberán estar conectados a tierra.7.3.6 Los envases utilizados para contener metanol solo o mezclado, no podránutilizarse posteriormente para contener productos destinados al consumo humanodirecto o indirecto.7.3.7 El material de los envases, tanques y recipientes de almacenamiento deberánser:7.3.7.1 De acero al carbón con capacidad superior a 200 litros.7.3.7.2 De lámina metálica (excepto aluminio), para envases (tambores) hasta de200 litros.7.3.7.3 De vidrio para envases de reactivo analítico hasta 20 litros.7.3.8 Los envases y tanques de almacenamiento para contener metanol deberánsatisfacer las siguientes capacidades: de 500 mililitros hasta 20 litros cuando seareactivo analítico; y desde 20 litros hasta 200 litros en envases cerrados. Paracantidades superiores a 200 litros, éstas deberán contenerse en tanques dealmacenamiento y para su distribución en carrotanque o autotanque.7.4. Vigilancia epidemiológica y aspectos de salud7.4.1 Los almacenistas o distribuidores del metanol estarán obligados a efectuar elreconocimiento a que aluden los puntos 10.10 y 10.10.1 de la presente Norma.7.4.2 Los almacenistas o distribuidores del metanol estarán obligados a abstenersede emplear personal menor de 16 años, mujeres embarazadas o en periodo delactancia en las áreas de almacenamiento.7.4.3 Los almacenistas o distribuidores del metanol estarán obligados a evitar quese rebasen los niveles de concentraciones máximas permitidas en aire y los límitesmáximos de exposición de los trabajadores.7.4.4 En los lugares donde se almacene, maneje o use metanol no deberánconsumirse alimentos ni fumar. Al término de actividades y antes de fumar, comero beber las personas que manejen el metanol deberán lavarse cuidadosamente lasmanos.7.4.5 Dotar de equipos de protección personal a los trabajadoresocupacionalmente expuestos al metanol, como lo señala la Norma Oficial Mexicanacorrespondiente.7.4.6 Dotar al personal de equipos de respiración con suministro de aireautónomo, que cumpla con las normas oficiales mexicanas aplicables cuando seexceda o exista el riesgo de que se rebasen los límites máximos permisibles de 20p.p.m., del metanol en el aire del ambiente de trabajo.7.5 Almacenes7.5.1 En los lugares donde se almacene o distribuya metanol deberá existir laseñalización adecuada para el manejo seguro del mismo, que muestre los daños ala salud y los peligros de explosión o incendio, de acuerdo a la Normacorrespondiente.7.5.2 En los lugares donde se almacene el metanol deberán existir carteles


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 65

alusivos a la seguridad e higiene.7.5.3 Disponer para consulta y proporcionar a los trabajadores un ejemplar de lahoja de seguridad del metanol, en cumplimiento del Convenio 170 sobre laSeguridad en la Utilización de los Productos Químicos en el Trabajo.7.5.4 Los lugares donde se almacene metanol deberán estar bien ventilados, asícomo con los sistemas de extracción de aire.7.5.5 El metanol debe ser almacenado de tal forma que se evite el contacto conoxidantes fuertes.7.5.6 Almacenar los recipientes que contengan metanol en forma vertical.7.5.7 El metanol deberá almacenarse lejos de cualquier fuente de ignición.7.5.8 El almacén deberá contar con un material inerte (vermiculita, arena seca,tierra o material similar) para en caso de que el metanol se derrame pueda serrecogido.7.6 Almacén en tanques estacionarios7.6.1 Cuando el metanol se encuentre almacenado en tanques estacionarios, sedeberá bombear automáticamente de los tambores u otros recipientes dealmacenamiento a los recipientes de tratamiento especial. En el caso de operarmanualmente se deberá realizar con un sistema hermético para evitar fuga devapores.7.6.2 En los lugares donde se almacene metanol deberán existir regaderas deemergencia y lavaojos.7.6.3 En los lugares donde se almacena metanol quedan prohibidas las fuentes deignición, llamas al aire libre y el fumar.7.6.4 Los tanques de almacenamiento deberán estar a 50 metros de distanciacomo mínimo de edificios habitados, contar con muro de contención, aterrizados ycon pararrayos.7.6.5 Los tanques estacionarios deberán contar con arrestadores de flama yválvulas de venteo.7.7 Etiquetado de productos que contengan metanol7.7.1 Los envases que contengan los productos a que se refieren los puntos 6.2 y6.3 de esta Norma Oficial Mexicana deberán llevar una etiqueta única, misma quedeberá reunir los requisitos marcados en la Norma Oficial vigente en materia deetiquetado de sustancias tóxicas o peligrosas. Además de los siguientes:7.7.1.1 La denominación genérica que ostente el producto será una de las queestablece esta Norma Oficial y figurará de una manera clara y notable.7.7.1.2 La denominación específica que ostente el producto será una de las queseñale esta Norma Oficial Mexicana y figurará de una manera clara y notable, conel mismo tipo y tamaño de letra que la denominación genérica, ya seainmediatamente después o inmediatamente abajo de esta última.7.7.1.3 Ostentar inmediatamente abajo de la parte central de la denominacióngenérica y específica la palabra "veneno", en caracteres no menores de 25 mm,perfectamente legibles a simple vista.7.7.1.4 Ostentar la leyenda "Hecho en México" o "Envasado en México" encaracteres mayúsculos de 15 mm como mínimo y bien legibles a simple vista.


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 66

7.7.1.5 Mencionará el nombre y domicilio de la persona física o moral que produceo envasa el producto, precedidos de las palabras "Envasado por" o "Elaboradopor", según corresponda.7.7.1.6 El número de lote, fecha de fabricación o en su caso, de envasado.7.7.1.7 Ostentar inmediatamente debajo de la palabra "veneno" las leyendas "nose inhale o ingiera" y "evite el contacto con la piel" en caracteres no menores de20 mm y perfectamente legibles a simple vista.7.7.1.8 Ostentar las leyendas "mantenga el envase bien cerrado" y "manténgasealejado del fuego, chispas o calor", en caracteres no menores de 15 mm yperfectamente legibles a simple vista.7.7.1.9 Los productos terminados que contengan metanol en cantidades superioresal 12% en peso o al 15% en volumen, y aquellos cuya suma de adjuntos orgánicosno exceda el 0.2% deberán ostentar, además de las leyendas precautorias a quese refieren los puntos 7.7.1.7 y 7.7.1.8, la leyenda "Contiene metanol" "Prohibidasu venta o suministro a menores de edad", todas ellas en caracteresperfectamente legibles a simple vista y en una superficie no menor del 5% deltotal de la etiqueta.7.7.1.10 El alcohol metílico y los productos que lo contengan en proporción mayoral 12% en peso o 15% en volumen, que sean de procedencia extranjera, podránconservar la etiqueta original, pero invariablemente ostentarán una etiqueta ocontraetiqueta que satisfaga los requisitos anteriormente mencionados.7.8 De transporteAdemás de lo dispuesto en el Reglamento para el Transporte de Materiales yResiduos Peligrosos los transportistas deberán evitar:7.8.1 Su transporte con propósitos industriales o comerciales, junto con alimentos,bebidas, medicamentos o vestuario o con utensilios destinados a almacenar oproducir alimentos, y en general, con cualquier producto que se destine para uso oconsumo humano.7.8.2 Su transporte con propósitos industriales o comerciales, junto con alimentospara animales domésticos.7.8.3 Su colocación, con propósitos comerciales, junto con cualquier otro productoque se destine para uso o consumo humano.7.8.4 La realización de cualquier parte de su proceso, en establecimientosdedicados a la elaboración de productos de uso o consumo humano.7.8.5 Su emisión o disposición final o temporal, así como la de sus residuos, ensitios que no cuenten con la autorización de la Secretaría de Medio Ambiente,Recursos Naturales y Pesca, para ser utilizados para tal fin.

8. Concentraciones máximas permitidas en el ambiente laboral8.1 Efectuar las determinaciones para establecer la concentración del metanol enlas áreas de trabajo y en el límite del predio de acuerdo a los métodos analíticos yde muestreo fijados por la autoridad competente en materia laboral.8.2 Para los efectos de la estimación del grado de riesgo sanitario del metanol, seestablece que la concentración máxima permitida en el aire para un periodo de 8


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 67

horas es de 200 partes por millón (ppm) y una concentración de 800 partes pormillón (ppm), que no debe excederse en ningún periodo de trabajo de 15 minutos.

9. Concentraciones máximas permitidas de metanol en los productos quelo contenganLa concentración máxima de metanol en el producto terminado, expresado comoporcentaje de peso, deberá ser:9.1 Se prohíbe añadir metanol a disolventes, adelgazadores, reductores,renovadores de pintura, pinturas y tintas.9.2 La contaminación máxima de metanol en el producto terminado, expresadocomo porcentaje de peso, deberá ser:9.2.1 En pinturas y tintas para cualquier uso hasta 0.1%9.2.2 En disolventes, adelgazadores, reductores y renovadores de pintura, hasta0.1% en peso.

10. Medidas sanitarias que deben cumplir las personas físicas y moralesque utilicen el metanol como materia prima de uso industrial o comodisolvente10.1 Contar con la autorización sanitaria de acuerdo a las disposicionescorrespondientes.10.2 El almacenamiento de metanol o de los productos que lo contengan deberáncumplir con el apartado 7 de esta Norma Oficial Mexicana.10.3 Las personas que hayan estado en contacto con el metanol deberán lavarseinmediatamente con agua abundante y jabón.10.4 Conservar los recipientes que contengan metanol cerrados cuando no esténen uso.10.5 Abstenerse de expender o suministrar al menudeo metanol en el local oestablecimiento en que se efectúa la producción y elaboración.10.6 Mostrar a requerimiento de la autoridad sanitaria los registros o controlessobre la calidad sanitaria del producto.10.7 Dotar al personal de equipos de respiración con suministro de aire autónomo,que cumpla con las normas oficiales mexicanas aplicables cuando se exceda oexista el riesgo de que se rebasen los límites máximos permitidos de 200 p.p.m.del metanol en el ambiente de trabajo.10.8 En los lugares donde se produzca y elabore metanol deberá existir laseñalización adecuada para el manejo seguro del mismo, que muestre los daños ala salud y los peligros de explosión o incendio.10.9 No adulterar el producto como lo señala el artículo 208 de la Ley General deSalud.10.10 Practicar reconocimientos médicos a los trabajadores de nuevo ingreso enlas áreas de producción y cada seis meses a los que en ellas laboren, consistentesen:10.10.1 Examen médico general con énfasis en aspectos dermatológicos,oftalmológicos, renales y funcionales del sistema nervioso; pruebas de funciones


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 68

hepáticas y renales, y aquellos otros exámenes, análisis y pruebas que laSecretaría de Salud especifique de acuerdo a la Norma Oficial Mexicana vigente enmateria de la vigilancia epidemiológica de los factores de riesgo, las enfermedadesy los accidentes de trabajo.

11. Capacitación11.1 Capacitación. De la capacitación que deberán tener todos los trabajadoresque usen y manejen metanol.11.2 Los almacenistas y distribuidores de metanol, están obligados a capacitar a supersonal sobre las medidas de seguridad y los riesgos a la salud que implica elmanejo de metanol.11.3 Los programas de capacitación deberán contemplar:11.3.1 Daños a la salud.11.3.2 Medidas preventivas y correctivas.11.3.3 Programa de emergencia y contingencia.11.3.4 Hoja de seguridad.11.3.5 Simulacros de Programa de Emergencia y Contingencia.11.3.6 Programa de evacuación.11.3.7 Equipo de Protección Personal.

12. De las modalidades de las autorizaciones sanitarias12.1 Requieren de registro sanitario los productos terminados que se vendan,entreguen o suministren envasados para expendio, venta o suministro al público,al menudeo, que contengan metanol en cantidad igual o superior a 13% en peso o16% en volumen.12.2 Para el caso de los vehículos destinados al transporte de metanol, quedaprohibido el transporte de productos de uso o consumo humano en los mismos.

13. Concordancia con normas internacionalesNo se encontró concordancia con normas internacionales.

14. BibliografíaLey General de Salud. Secretaría de Salud. México, D.F.Reglamento de la Ley General de Salud en Materia de Control Sanitario deActividades, Establecimientos, Productos y Servicios. Diario Oficial de laFederación. México, D.F.Convenio 170 sobre la seguridad en la utilización de los productos químicos en eltrabajo.

15. Observancia de la NormaLa vigilancia de la observancia de esta Norma se entiende sin perjuicio de lasdisposiciones que afecten al producto; su proceso o uso de carácter comercial, delas dependencias de la Administración Pública Federal; Secretaría de Salud,Secretaría de Medio Ambiente, Recursos Naturales y Pesca, y Secretaría de


H2 + ½ O2 = H2O + PODER 69

Comercio y Fomento Industrial.

16. VigenciaLa presente Norma entrará en vigor con carácter obligatorio, al día siguiente de supublicación en el Diario Oficial de la Federación.

Sufragio Efectivo. No Reelección.

México, D.F., a 7 de diciembre de 1995.- El Director General de Salud Ambiental,Gustavo Olaiz Fernández.- Rúbrica.

Reporte Final de Servicio Social

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA

UNIDAD IZTAPALAPA

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DATOS GENERALES Y MATRICULA DEL PRESTADOR NOMBRE : SUÁREZ FRASCO MARCO ANTONIO MATRICULA : 94218209 CARRERA : INGENIERÍA QUÍMICA ÁREA DE CONCENTRACIÓN : DESARROLLO Y DISEÑO DE PROCESOS DIVISIÓN : CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA LUGAR Y PERIODO DE REALIZACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN : UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITA UNIDAD IZTAPALAPA. PERIODO DE REALIZACIÓN : DEL DIA 1 DE JUNIO DE 2003 AL DIA 19 DE ENERO DE 2004. UNIDAD, DIVISIÓN Y LIC. QUE HAYA CURSADO UNIDAD: IZTAPALAPA DIVISIÓN : CBI LICENCIATURA : ING. QUÍMICA NOMBRE DEL PROYECTO PERFECCIONAMIENTO DE UNA CELDA DE COMBUSTIBLE DE USO DIRECTO DE METANOL. NOMBRE Y CARGO DEL ASESOR NOMBRE : DR. GUSTAVO A. FUENTES ZURITA CARGO : PROFESOR TITULAR DE TIEMPO COMPLETO DE LA DIVISIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS. DE LA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA UNIDAD IZTAPALAPA.

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INTRODUCCIÓN Historia Los Orígenes de Celda de combustible las celdas de combustible se conocen desde hace más de 150 años. A pesar de su auge en la tecnología moderna, las celdas de combustibles son dispositivos antiguos. Sin embargo fueron consideradas como solo una curiosidad a mediados del siglo XIX. Sir William Grove (1811-1896) Las Celdas de Combustible fueron inventadas en 1839. En Esos años el inglés Sir William Grove (1811-1896) estaba trabajando en su poderosa batería platino – zinc. En el artículo que publicó en el "Philosophical Magazine" en febrero de 1839, Sir Grove indicaba la posibilidad de la reacción del hidrógeno con oxígeno para generar electricidad. Grove desarrollo su celda colocando dos electrodos de platino con cada uno de los extremos sumergidos separadamente en un recipiente de ácido sulfúrico y los otros extremos en recipientes de oxígeno y hidrógeno, sellados. Este dispositivo compuesto de varios arreglos conectados en serie Grove lo llamo pila de gas, que en teoría es la primera celda de combustible. Por ende, a William Grove se le reconoce como el "Padre de las Celdas de combustible"; además, fue un juez y honorable científico. Gracias a sus experimentos en 1839 en electrólisis del agua Grove razonó que debería ser posible invertir el proceso, demostrando que la combinación de hidrógeno y oxígeno generaba electricidad además de agua y calor. La celda de combustible de Grove no fue tomada en serio por la gente de su época Si lo hubiesen hecho, a estas horas la historia de la humanidad quizás habría sido totalmente distinta, posiblemente la tecnología habría avanzado a pasos más acelerados.

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Figura 1 celda de Grove.

CELDA DE COMBUSTIBLE ( DE HIDRÓGENO) Las celdas de combustible son dispositivos electroquímicos que convierten directamente energía química en eléctrica, con alta eficiencia. Sin partes móviles internas, las celdas de combustible operan de forma similar a las pilas secas, excepto que para la producción continua de electricidad requieren un suministro continuo de combustible "fresco", normalmente hidrógeno. Las celdas de combustible combinan químicamente el combustible y el oxidante sin llama, sin las ineficiencias y contaminación de los sistemas de combustión tradicionales. En principio, una celda de combustible opera como una batería. Genera electricidad combinando hidrógeno y oxígeno, sin ninguna combustión. A diferencia de las baterías, una celda de combustible no se agota ni requiere recarga. Producirá energía en forma de electricidad y calor mientras se le provea de combustible. Los únicos subproductos que se generan son agua pura, calor y en algunos casos CO2.

Funcionamiento:

1. En el ánodo las moléculas de hidrógeno pierden sus electrones y forman protones, un proceso que se hace posible por medio de catalizadores de platino.

2. Los protones pasan al cátodo por la membrana de intercambio protónico, donde se unen a las moléculas de oxigeno por un proceso catalítico.

3. En el ánodo los electrones son recolectados por un conductor para llegar hacia el cátodo y producir el fluido eléctrico.

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4. De esta manera, se utiliza el proceso natural de producción de agua por medio de la oxigenación de hidrógeno, para producir electricidad y trabajo útil.

5. No se produce ninguna contaminación y los únicos desechos son agua y calor.

Reacción Química Global:

Ánodo: 2H2 --> 4H+ + 4e-

Cátodo: 4e- + 4H+ + O2 --> 2H2O

Reacción Completa: 2H2 + O2 --> 2H2O + Energía

APLICACIONES Las celdas de combustible podrían utilizarse para generar electricidad y abastecer a hogares, negocios e industrias a través de plantas de energía estacionarias con capacidades desde 100 watts (suficiente para encender una lámpara eléctrica) hasta varios megawatts (suficiente para alimentar a aproximadamente 1.000 viviendas) Las celdas de combustible producen corriente continua que debe ser transformada en alterna mediante inversores de corriente para alimentar las aplicaciones de consumo conectadas a la red. Para aplicaciones residenciales, podrían instalarse pequeñas celdas de combustible para la producción de energía y calor. A su vez, los sistemas de celdas de combustible podrían abastecer a grupos residenciales aislados que no tuviesen acceso a la red, retrasando o incluso eliminando la necesidad de conexión de éstos a una red pública. Estas aplicaciones serán más comunes en países en desarrollo, donde existe mayor demanda de energía adicional en zonas aún sin tendido eléctrico. Las celdas de combustible tienen gran potencial comercial para reemplazar los motores de combustión interna en automóviles. Otra aplicación para la cual las celdas de combustible son adecuadas es el almacenamiento de energía. El proceso de hidrólisis inversa empleado por las celdas de combustible es significativamente más sencillo de operar en sentido inverso que otros ciclos, por lo que las celdas de combustible, ligeramente modificadas, pueden ser alimentadas fácilmente con agua y electricidad para producir hidrógeno y oxígeno. Estos gases pueden ser luego almacenados para su uso posterior en producción de energía.

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Este sistema podría ser utilizado conjuntamente con células fotovoltaicas para almacenar energía durante el día y producir energía durante la noche, o conjuntamente con una central eléctrica convencional para almacenar energía durante las horas valle y alcanzar así los requerimientos de carga en períodos de alta demanda eléctrica. En el rango de baja potencia, las celdas de combustible pueden reemplazar las baterías convencionales de productos de consumo electrónicos como computadoras y teléfonos portátiles, herramientas y todos aquellos dispositivos que hoy usan baterías. En aplicaciones de substitución de baterías, las celdas de combustible producirían corriente continua del mismo modo que lo realizan las baterías actuales. Pequeñas celdas de combustible podrían utilizarse en satélites de telecomunicaciones en substitución o ampliando los paneles solares. En un rango menor, las celdas de combustible micro mecanizadas podrían proveer energía a chips de computación. Finalmente, diminutas celdas de combustible podrían producir energía para aplicaciones biológicas, como audífonos y marcapasos cardíacos. Las celdas de combustible podrían también ofrecer opciones a los consumidores incrementando la funcionalidad de las tecnologías existentes y la posibilidad de elección entre fuentes de energía. Las opciones potenciales dentro del dominio de las celdas de combustible van desde la incorporación del acceso a Internet en lugares remotos (proveyendo energía a computadoras portátiles), hasta el incremento en la autonomía de vehículos. Las celdas de combustible pueden aumentar la funcionalidad de los productos al prolongar la vida útil entre recargas, haciendo obsoleto el concepto de "vida útil" de la batería. VENTAJAS DE LAS CELDAS DE COMBUSTIBLE La celda de combustible es más pequeña, más liviana, más simple, más limpia, que las baterías actuales de los celulares, computadoras, juguetes etc. En efecto, una celda de combustible tiene de 3 a 5 veces la energía específica de las baterías de litio (Li-Ion) que alimentan a todos los celulares actuales, por lo que a igualdad de tamaño, con una carga de metanol se puede hablar entre 18 y 27 horas (mediante una celda de combustible) en vez de las 5 horas de tiempo de conversación que puede proporcionar una batería Li-Ion. El tiempo de espera también aumenta al tener las celdas de combustible una densidad de energía entre 6 a 7 veces la de una batería de litio, con un límite teórico de 33 veces. Así, a igualdad de peso, si en las mejores baterías Li-Ion el tiempo de espera es de 11 días, con una carga de metanol se obtienen en la actualidad 41 días, con un límite teórico de 6 meses a un año.

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También son más simples, ya que en estas celdas la recarga se hace en forma instantánea con una mezcla de metanol y agua, en lugar de tardar entre 30 y 60 minutos para obtener un nivel de carga del 90%. Esto sin contar que frecuentemente el usuario no tiene acceso a energía eléctrica para la recarga. No presentan el problema del reciclaje, ya que son mucho menos perjudiciales para el medio ambiente. Tipos de Celdas de Combustible Ácido fosfórico (PAFC) Este es el tipo de celda de combustible más desarrollado a nivel comercial y ya se encuentra en uso en aplicaciones tan diversas como clínicas y hospitales, hoteles, edificios de oficinas, escuelas, plantas eléctricas y una terminal aeroportuaria. Las Celdas de Combustible de ácido fosfórico generan electricidad a más del 40% de eficiencia – y cerca del 85% si el vapor que se produce es empleado en cogeneración – comparado con el 30% de la más eficiente máquina de combustión interna. Las temperaturas de operación se encuentran en el rango de los 400 ° F. Este tipo de celdas pueden ser usadas en vehículos grandes tales como autobuses y locomotoras. Polímero Sólido ó Membrana de Intercambio Protónico (PEM) Estas celdas operan a relativamente bajas temperaturas (unos 90 °C), tienen una densidad de potencia alta, pueden variar su salida rápidamente para satisfacer cambios en la demanda de potencia y son adecuadas para aplicaciones donde se requiere una demanda inicial rápida, tal como en el caso de automóviles. De acuerdo con el Departamento de Energía de los Estados Unidos, "son los principales candidatos para vehículos ligeros, edificios, y potencialmente para otras aplicaciones mucho más pequeñas como la sustitución de baterías recargables en vídeo cámaras, computadoras, teléfonos, etc." [6] Carbonato Fundido (MCFC) Las Celdas de Combustible de Carbonato Fundido prometen altas eficiencias combustible-electricidad y la habilidad para consumir combustibles base carbón. Esta celda opera a temperaturas del orden de los 650 °C. La primera celda de carbonato fundido a gran escala ha sido ya probada y algunas unidades para demostración están siendo terminadas para su prueba en California. Óxido Sólido (SOFC) Otra Celda de Combustible altamente prometedora, la Celda de Combustible de Óxido Sólido, podría ser usada en aplicaciones de alta potencia incluyendo estaciones de generación de energía eléctrica a gran escala e industrial. Algunas

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organizaciones que desarrollan este tipo de celdas de combustible también prevén el uso de estas en vehículos motores. Una prueba de 100kW está siendo terminada en Europa mientras que dos pequeñas unidades de 25kW se encuentran ya en línea en Japón. Un sistema de Óxido Sólido normalmente utiliza un material duro cerámico en lugar de un electrolito líquido permitiendo que la temperatura de operación alcance los 980°C. Las eficiencias de generación de potencia puede alcanzar un 60%. Alcalinas Utilizadas desde hace mucho tiempo por la NASA en misiones espaciales, este tipo de celdas pueden alcanzar eficiencias de generación eléctrica de hasta 70%. Estas celdas utilizan hidróxido de potasio como electrolito. Hasta hace poco tiempo eran demasiado costosas para aplicaciones comerciales pero varias compañías están examinando formas de reducir estos costos y mejorar la flexibilidad en su operación. De uso directo de alcoholes Este tipo de celda tiene la particularidad de usar como combustible un alcohol, sin tener que pasar antes por un reformado necesario para liberar el hidrógeno. Este tipo de celdas esta actualmente en pleno desarrollo debido a que en los años 90´s se habían dejado de lado por ser poco eficientes ( 25%) pero con los nuevos catalizadores, se han logrado obtener eficiencias de hasta 50% esto es bastante mas que una maquina de combustión interna. Estas celdas tienen a su favor el no tener que usar hidrógeno en estado puro, evitando así todos los inconvenientes que se generan por su manejo y almacenaje. FUNCIONAMIENTO DE UNA CELDA DE USO DIRECTO DE METANOL (DMFC) La utilización de celdas de combustible como fuente de energía sustentable y sustituto de las convencionales derivadas del petróleo, constituye una de las tecnologías más promisorias a ser incorporadas en el corto plazo. La poca incidencia ambiental, la ausencia de partes móviles y la alta eficiencia práctica de las mismas (mayor a 50 %) hacen que las celdas de combustible de metanol sean los dispositivos de elección generadores de energía del futuro. El alto contenido energético del metanol ha llevado a que el mismo sea elegido para estos dispositivos, y junto con el hidrógeno, los más comercializados actualmente. Las celdas de metanol al 3 % en agua a 90 ºC desarrollan un potencial igual a 0.5 V bajo una acción constante de 600 mA cm2 para una presión de oxígeno de 20 psig.[4]

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FUNDAMENTOS La celda de combustible de metanol consta de 3 partes principales, 2 electrodos catalíticos, y una membrana polimérica de intercambio protónico (Nafión) En una celda de combustible de uso directo de metanol, tenemos 2 reacciones principales en los electrodos. La reacción química que se verifica en ánodo, catalizada por Pt/ Ru es la siguiente:

CH3 - OH + H2O CO2 + 6H+ + 6e- ------------ (1) En el cátodo la reacción catalítica en presencia de Pt es:

3/2 O2 + 6H+ + 6e 3H2O --------- (2) La reacción Global la podemos escribir como: CH3 - OH + H2O + 3/2 O2 CO2 +3H2O + Energía --- (3) En la parte del ánodo se alimenta una mezcla de metanol y agua, ahí se lleva a cabo la reacción (1) y donde los electrodos se recogen usando un conductor que los llevara hasta el cátodo, los protones se transportarán por medio de la membrana de intercambio protónico que es impermeable al paso de los electrones, por lo cual el único camino hasta el cátodo es el hilo conductor, formando con ello el flujo eléctrico, una vez que los electrones se encuentran con los protones y el oxigeno en el cátodo, se verifica la reacción (2) figura 2. El funcionamiento de la DMFC requiere que el dióxido de carbono gaseoso sea eliminado rápidamente para evitar que se adsorba en los sitios activos catalíticos. Por consiguiente se necesita que el metanol este altamente diluido pero que el transporte de masa de este a los sitios catalíticos sea muy eficiente, para ello se propone:

• Reducir la distancia de difusión. • Bombear con una alta velocidad el combustible • Inducir que sólo el metanol llegue a la parte activa del electrodo

manteniendo al agua alejada del por medio de un agente hidrofóbico.

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Figura 2 Esquema de una DMFC

MECANISMO DE REACCIÓN DE LA OXIDACIÓN DEL METANOL La oxidación catalítica del metanol y agua a dióxido de carbono. Se propone el siguiente mecanismo que consta de 5 etapas, en la primera etapa una molécula de metano se adsorbe sobre la superficie del catalizador, en este la molécula forma dos intermediarios, un donde por una parte se tiene un hidrógeno adsorbido y el resto de molécula adsorbida en la parte del carbono, posteriormente, dos hidrógenos mas se adsorben, el siguiente paso requiere de una molécula de agua, que con lo cual se formara una molécula de CO2 y estarán adsorbidos 6 átomos de oxigeno, en la etapa final los átomos de hidrógeno dividen en 6 protones y en 6 electrones.

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figura 3 Mecanismo de Reacción de la oxidación del metanol

POTENCIAL DE CELDA DE UNA DMFC El potencial de celda se puede expresar como la suma de las reacciones elementales en cada electrodo véase el siguiente desarrollo: Reacción en el ánodo

−+ ++→+− eHCOOHOHCH z 6623

VCOOHCH 02.023 =↔−

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Reacción en el cátodo

OHeHO 22 36623

→++ −+

VOHO 23.122 =+ Reacción Total

OHCOOOHCH 2223 223

+→+−

Por lo tanto sumando los dos potenciales independientes se tiene: 1.23 V – 0.02V = 1.21 Volts. Este voltaje es el teórico y en realidad nunca se alcanza ya que en la operación real, existen varios efectos irreversibles dentro de la celda de combustible que reducen grandemente su voltaje terminal. Al hablar de las pérdidas dentro de una celda generalmente se dice que hay sobre voltajes o efectos de polarización. Por lo general, se agrupan en tres clases: resistencia o polarización óhmica, activación o polarización química y polarización de concentración. La magnitud de cada uno de estos efectos es función de la densidad de corriente. El primero de éstos lo causa la resistencia interna de la celda, así como en los electrodos. La activación de polarización surge de los cambios químicos que ocurren en la superficie de los electrodos así como de los efectos de adsorción y deserción sobre la superficie. La concentración de polarización es causada por los gradientes de concentración que se establecen en las corrientes de los combustibles.

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PARTES PRINCIPALES DE UNA CELDA DE COMBUSTIBLE

La celdas de combustible del tipo PEM, de membrana de intercambio protónico o iónico, constan en general de 4 partes principales, la membrana, los electrodos, la fase catalítica, y el ensamble en conjunto de todos los elementos. MEMBRANA POLIMÉRICA DE INTERCAMBIO IÓNICO NAFIÓN ® (Polyperfluoro sulfonic acid)

Nafión ®, (Polyperfluoro sulfonic acid) fue desarrollado por el Dr. Walther Grot en DuPont a finales de 1960 modificando Teflón ®. Nafión es el primer polímero sintético con propiedades iónicas, forma parte de una clase especial de polímeros llamados ionómeros. (estructura 1 y 2) Estas propiedades iónicas del Nafión fueron creadas agregando grupos sulfónicos ácidos ( SO3H ), un grupo químico con propiedades iónicas muy fuertes, en el seno de la matriz polimérica. Nafión combina muchas de las propiedades físicas y químicas del teflón. El Nafión es sumamente resistente al ataque químico. Según DuPont, solo los metales de alcalinos (sodio en particular) pueden atacar al Nafión. El Nafión tiene temperaturas del funcionamiento relativamente altas llegando, hasta los 190° C. El Nafión es altamente selectivo y muy permeable al agua. Los grupos ácidos absorben agua muy eficazmente. Las Interconexiones entre los grupos sulfónicos (SO3H) la trasladan muy rápido a través de la estructura.

Fig. 4 Estructura química del NAFIÓN

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ELECTRODOS Los electrodos de una celda de combustible son básicamente una hoja de grafito, hoja de papel carbón o tela de papel carbón, el electrodo sirve como soporte físico a la capa catalítica, y además como colector de los electrones generados por la reacción química, básicamente están fabricados de grafito y un agente hidrofóbico, que generalmente es teflón. INTERFASE CATALÍTICA El catalizador de una DMFC esta constituido por un soporte de carbono con platino y rutenio dispersado. Estos materiales electro-catalíticos deben tener las siguientes propiedades:

• Una afinidad significativamente baja con el CO manteniendo una alta actividad para la reacción de oxidación de hidrógeno. El catalizador ideal sería totalmente tolerante al CO

• la estructura de la capa del catalizador y su interfase con la membrana de

polímero (Nafión) deben ser muy afines para favorecer la unión. Los catalizadores que cumplen satisfactoriamente estas especificaciones tienen como sitios activos cristales de Pt y Ru, en proporciones que van desde 50:50 hasta 80:20, En cantidades: De 0.5 a 4mg/cm2 de Pt / Ru en el Ánodo De 0.5 a 4mg/cm2 de Pt en el Cátodo Las propiedades catalíticas se deben a la oxidación electroquímica del CO a CO2 a la superficie de Pt siendo promovida por el agua adsorbida en los sitios de RuOx adyacentes.

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Unión Membrana-Electrodo (MEA) Se llama MEA al ensamble final de electrodo con catalizador y la membrana de intercambio protónico. Dicho ensamble consiste de la unión de estos elementos usando tanto la presión física como el calor, es decir se debe comprimir el ensamble a una temperatura de alrededor de 185 °C. Para facilitar el trasporte de los protones desde la superficie catalítica del ánodo hasta la membrana y de ahí a la otra interfase catalítica, es necesario que las estructuras sean similares, para que la unión se lo más afín posible y el coeficiente de transferencia de masa se incremente. El propio polímero (Nafión) o un polímero compatible como Teflón pueden introducirse en la unión membrana-electrodo para proporcionar una ruta de conducción de los protón. El polímero debe ser estable para la fabricación de la MEA, asumiendo que debe resistir temperaturas altas y la acción de solventes orgánicos.

Fig. 5 Esquema de una MEM

Para lograr una unión efectiva se requieren de una temperatura y presión adecuada, el prensado se hace a presiones de hasta 500 libras por pulgada cuadrada. La alta presión en el momento del ensamble se refleja en una operación mejorada.

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OBJETIVOS GENERALES Y ESPECÍFICOS Objetivo General El objetivo de este servicio social fue el de fabricar un prototipo mejorado de celda de combustible de uso directo de metanol, así mismo perfeccionar funcionamiento. Objetivos Específicos Desarrollar un método mejorado para la fabricación de polvo catalítico para su uso en electrocatalizadores de celdas de combustible de uso directo de metanol. Desarrollar un método nuevo para la impregnación de tinta catalítica en electrodos para DMFC. Desarrollar una técnica mejorada para fabricar el ensamble membrana electrodo Conjuntar todo lo anterior y fabricar un prototipo mejorado.

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METODOLOGÍA Para la realización de este proyecto se utilizo el siguiente procedimiento, se hizo como primer punto, una recopilación de información general, posteriormente se escogió un tema mas especifico, que fue el de las celdas de combustible de uso directo de metanol. Se procedió buscando mas artículos e información, y con estos se diseño un proceso totalmente nuevo. Con el nuevo proceso, de fabricó un prototipo de celda de combustible de uso directo de metanol. Una vez fabricado el prototipo se hicieron pruebas de funcionamiento Y se trabajo en superar los problemas que presentaba el prototipo, algunos de ellos fueron hacer mas sólida y resistente la unión membrana electrodo, dispersar el polvo catalítico, y problemas de sellado. Finalmente de se fabrico un prototipo mejorado y perfeccionado.

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ACTIVIDADES REALIZADAS. En general, las actividades realizadas fueron de carácter experimental, de búsqueda de información y de colaboración con el equipo de laboratorio de procesos y diseño, que actualmente tiene a su cargo un proyecto similar. También se colaboro con el mantenimiento del laboratorio. Finalmente se hizo un pequeño manual de celdas de combustible de metanol directo. Véase el apéndice.

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OBJETIVOS Y METAS ALCANZADAS El objetivo general era lograr, el perfeccionamiento, de una DMFC, lo cual se logro en gran medida, se superaron los problemas de unión entre la membrana y el electrodo. Se pudo dispersar la tinta catalítica de manera mas homogénea usando un aerógrafo, se superaron en gran medida los problemas de sellado, y se logro aumentar el voltaje de la celda hasta en un 30% CONCLUSIONES Después de varios meses de experimentación y de trabajar en el desarrollo de celdas de combustible podemos concluir con las siguientes afirmaciones: Se tiene actividad catalítica con cargas mínimas, que van desde 0.5 mg de metal noble por cada cm2. de superficie transversal. Se observó que el flujo en el combustible no es relevante para el prototipo. La concentración óptima de metanol es 1 M. La temperatura óptima para el ensamble membrana – electrodo es de 185 ° C El ensamble membrana –electrodo presenta una resistencia eléctrica de 40 kΩ Los catalizadores se pueden preparar por calcinación directa obteniendo mejores resultados que los fabricados por reducción en hidrogeno. Finalmente las celdas tienen un futuro muy promisorio en cuanto a investigación y desarrollo por ello es necesario continuar con este proyecto y seguir superando varios problemas. Desde luego que para ello se deben dedicar muchos mas recursos ya que este tipo de proyectos por ser de tecnologías nuevas son en extremo caros.

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BIBLOGRAFÍA Dimensionamiento de una planta productora de celdas de Combustible de uso directo de Metanol. Proyecto Terminal Suárez Frasco Marco Antonio México D.F. 2003 International Journal of Hydrogen Energy [1] 26 ( 2001 ) 631-637 Optimization of proton exchange membranes and the humidifying conditions to improve cell performance for polymer electrolyte fuel cell. T. Susai, M. Kaneko, K. Nakato. Chemical Engineering Science [2] 55 ( 2000 ) 2237-2247 Parameter estimation of a proton-exchange membrane fuel cell using voltage-current data Glen E. Suárez, Karlene A. Hoo. International Journal of Hydrogen Energy [3] 26 ( 2001 ) 991-999 A parametric study of the cathode catalyst layer of PEM fuel cells using a pseudo-homogeneous Model. Lixin You, Hongtan Liu. Chemical Engineering Science [4] 56 ( 2001 ) 333-341 Dynamics of the methanol fuel cell (DMFC): Experiments and model-based analysis. K. Sundmacher, T. Schultz, S. Zhou. Chemical Engineering Science [5] 56 ( 2001 ) 6773-6779 Dynamic modeling of the voltage response of direct methanol fuel cells and stacks Feasibility study of model-based scale-up and scale-down. A. Simoglou, P. Argyropulos, E.B. Martin. International Mechanical Engineering Congress And Expositions [6] Design of a micro direct methanol fuel cell (µDMFC) Electrochemical Engine Center Pennsylvania State University M.M. Mench, Z. H. Wang New York, USA November 11-16, 2001.

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APÉNDICE

Resumen Sobre la Fabricación de una celda del tipo DMFC

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FABRICACIÓN DE UN PROTOTIPO DE DMFC La fabricación de una celda de combustible la podemos dividir en 5 etapas principales.

• Fabricación del catalizador. • Impregnación del catalizador en el electrodo. • Preparación del ensamble membrana-electrodo MEA. • Fabricación de la carcasa de acrílico o de otro material adecuado • Ensamble final y prueba de Funcionalidad.

Fabricación del catalizador Existen varias técnicas para la fabricación de los electrodos de las DMFC Destacan la impregnación directa con electro reducción y la electro deposición. Varios estudios en las 3 últimas décadas han demostrado que el mejor electro catalizador para la oxidación del metanol es un sistema de Platino - Rutenio, aunque la composición óptima no fue comprobada con exactitud. Para los ánodos de una DMFC el electro catalizador es depositado en un polvo de carbón (generalmente Vulcan Xc-72) para la reducción química del platino y de las sales del rutenio. Una técnica consiste de preparar una mezcla de sales de Pt/Ru/C con una suspensión de PTFE (teflón) y con una solución de Nafión® es depositada en carbón o papel carbón. Estos métodos de preparación dan las capas generalmente relativamente gruesas del electrodo (10 a µm 50). Una forma para preparar electrocatalizadores con una carga más baja del metal precioso y una disponibilidad más alta de los reactivos a los sitios catalíticos es la deposición directamente del catalizador en el electrodo poroso por métodos electroquímicos. De tal manera la utilización del electrocatalizador es mucho mayor puesto que la reacción electroquímica ocurre solamente en la interfaz de la membrana y del electrodo. La electrodeposición del metal es realizado generalmente por las técnicas de pulso, pulsos preferiblemente galvanostaticos.. Hasta este momento solamente los electrocatalizadores de platino fueron preparados por el electro-deposición [6]. Pero la Técnica funciona para Ru sin grandes problemas. Los resultados de la literatura muestran que el mejor electrocatalizador resulta cuando se usa una tinta de impregnación de las siguientes proporciones Pt 80%, Ru 20% (peso) dispersada en un electrodo de carbón para difusión de gases.

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La técnica que se uso en este trabajo se describe a continuación : 1.- Se coloca una pequeña cantidad de agua desíonizada en una cápsula de porcelana lo suficientemente limpia para que no interactúe con los compuestos a utilizar. ( en principio 1 mL) 2.- Se pesa la cantidad necesaria de ácido hexacloroplatínico (H2PtCL6 6H2O) en gramos, para impregnar las superficie con la cantidad en miligramos que se vaya a requerir, tomando en cuanta que la sal de platino tiene solo 40% en peso de platino, se adicionada al agua desíonizada obteniendo con esto una solución de (H2PtCL6 6H2O) lo mismo se hace para el Rutenio. 3.- Se pesa la cantidad de polvo de grafito que vaya a requerir el catalizador, generalmente el metal noble representa el 15% del total en peso, se agrega la cantidad de soporte a la solución de ácido hexacloroplatínico, se agrega un poco mas de agua la necesaria para que se posible agitar con ultrasonido 4.- Posteriormente esta mezcla se somete a baño ultrasónico por espacio de 0.5 h. 5.- El resultado de la agitación se pone a secar por espacio de una hora a 100°C Después de secado el polvo se muele finamente en un mortero de ágata 6.- Finalmente este polvo se pone en la mufla para que las sales pasen a formar óxidos de los metales nobles, se recomienda seguir la siguiente rampa de calentamiento.

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La figura ilustra los pasos y los intervalos de temperatura cuando se usa aire como gas oxidante.

Rampa de calcinación para el catalizador Temperatura Vs tiempo de calcinación

0

50

100

150

200

250

300

350

0 20 40 60 80 100 120 140 160

tiempo de calcinación (minutos)

tem

pera

tura

de

calc

inac

ión

(°C

)

r1=3°C/min r2=9°C/min

Temperatura=350°C

Temperatura=80°C

Tiempo=60min

Tiempo total de calcinación=140

Fig. 6 Rampa de Calentamiento

Preparación del catalizador por reducción en Hidrogeno. También se puede preparar el polvo catalítico por reducción con una corriente de hidrogeno en un micro reactor de vidrio, la rampa de reducción de catalizadores se presenta en la siguiente figura:

Rampa de reducción con hidrogenopara el catalizador Temperatura de calcinación Vs Tiempo

0

50

100

150

200

250

300

350

-5 15 35 55 75 95 115 135 155

Tiempo ( minutos )

Tem

pera

tura

de

redu

cció

n (°

C)

r2=5°C/minr1=5°C/min

Temperatura=8

Temperatura=350°C

Tiempo=60min

Tiempo total de reduccion=160min

Fig. 7 Rampa de Reducción

La reducción se lleva a cabo pasando una corriente de hidrogeno a través de del reactor de reducción, todo esto a la temperatura designada por la rampa de reducción hasta llegar a la temperatura de 350°C.

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IMPREGNACIÓN DEL CATALIZADOR EN EL ELECTRODO Una vez que se tiene ya el polvo catalítico preparado, y los electrodos de tela de carbón están cortados y listos para impregnarse se prepara una tinta que se aplicara en la superficie de los electrodos. El Modo de preparación es el siguiente:

1. Se pesa el polvo catalítico y se coloca en un crisol de porcelana. 2. Se agrega Nafión en suspensión en proporción de 60% en peso respecto

del catalizador. 3. Se agrega glicerol en proporción de 200% en peso 4. Se agrega un poco de etanol para bajar la viscosidad 5. La mezcla se pone bajo agitación ultrasónica durante una hora 6. Finalmente esta tinta será rociada sobre una superficie del electrodo usando

un aerógrafo para que la superficie catalítica sea lo mas uniforme posible. PREPARACIÓN DEL ENSAMBLE MEMBRANA ELECTRODO Cuando esta listo el electro el paso siguiente es la preparación de la MEA, para ello Se tiene la siguiente serie de recomendaciones:

1. Cortar el Nafión, cuidando que el tamaño sea al menos de 3mm mas que el tamaño del electrodo.

2. Se deberá tener dos placas de aluminio de 8mm o más de espesor de forma

cuadrada, de aproximadamente 10cm X 10cm y contar con una prensa hidráulica o con prensas individuales, en nuestro caso se usaron 4 prensas manuales de 2 pulgadas.

3. Cada placa se marca para distinguir de que lado quedara el Pt y el Pt/Ru

También se forrara con cinta de teflón cada una de las placas, luego se pondrá en ellas el emparedado formado por los dos electrodos y la membrana de Nafión

4. Se apretara los mas fuerte posible usando las prensas.

5. Se pondrá en la mufla y se hará la programación para que se alcance la

temperatura de 185°C en media hora y que en esa temperatura se estabilice por un intervalo de 40 minutos.

6. Finalmente se saca y se deja enfriar el dispositivo, cuando este frío se pasa

el ensamble a un desecador de vidrio hasta que se vaya a realizar el ensamble final

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FABRICACIÓN DE LA CARCASA DE ACRÍLICO La carcasa es un implemento que servirá como soporte a la MEA y como contenedor del combustible y el aire u oxigeno, se uso acrílico por que así no tenemos problemas de fugas de corriente ya que es un aislante eléctrico, también sirve para que se pueda apreciar con claridad lo que sucede dentro de la celda. En este caso se mando fabricar dicha carcasa y en general las medidas se fijan respecto del tamaño del electrodo.

figura 8 Carcasa de Acrílico con electrodos y MEA ENSAMBLE FINAL Este punto es muy importante, se debe tener el mayo cuidado a la hora de sellar, por que una fuga de metanol podría envenenar el catalizador, en nuestro caso se uso cinta de teflón y algunas veces silicón.

figura 9 Ensamble Final

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PRUEBA DE FUNCIONALIDAD Antes de hacerle fluir combustible a la celda conviene verificar la conductividad de la celda entre los dos polos, si la resistencia es nula, quiere decir que existe un corto circuito y que no vale la pena continuar, si la resistencia es grande entonces se puede ya humedecer la celda y hacerle fluir el combustible y registrar los voltajes obtenidos.

figura 10 Dispositivo Experimental

En la figura 10 se muestra la manera en que se montó el dispositivo experimental, el cual consta de la celda de combustible, una bomba peristáltica, y un multímetro digital marca fluka de precisión ± 0.001 volts.

“desarrollando energía limpia para un mundo mejor”148.206.53.84/tesiuami/uami10972.pdf ·...

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